電力電子pwm設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-08-25 10:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，它是電機(jī)磁路的一部分。機(jī)座上的接線盒有勵(lì)磁繞組和電樞繞組的接線端，用來(lái)對(duì)外接線。端蓋：端蓋由鑄鐵制成，用螺釘固定在底座的兩端，蓋內(nèi)有軸承用以支撐旋轉(zhuǎn)的電樞。轉(zhuǎn)子又稱(chēng)電樞，是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。它由電樞鐵心、繞組、換向器等組成。電樞鐵心：電樞鐵心由硅鋼片沖制迭壓而成，在外圓上有分布均勻的槽用來(lái)嵌放繞組。鐵心也作為電機(jī)磁路的一部分。繞組：繞組是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要部件。它是由許多繞組元件構(gòu)成，按一定規(guī)則嵌放在鐵心槽內(nèi)和換向片相連，使各組線圈的電動(dòng)勢(shì)相加。繞組端部用鍍鋅鋼絲箍住，防止繞組因離心力而發(fā)生徑向位移。換向器：換向器由許多銅制換向片組成，外形呈圓柱形，片與片之間用云母絕緣。為了使電機(jī)安全而有效地運(yùn)行，制造廠對(duì)電機(jī)的工作條件都加以技術(shù)規(guī)定。按照規(guī)定的工作條件進(jìn)行運(yùn)行的狀態(tài)叫做額定工作狀態(tài)。電機(jī)在額定工作時(shí)的各種技術(shù)數(shù)據(jù)叫做額定值，一般加下標(biāo) e表示。這些額定值都列在電機(jī)的銘牌上，使用電機(jī)前，應(yīng)熟悉銘牌。使用中的實(shí)際值，一般不應(yīng)超過(guò)銘牌所規(guī)定的額定值。4 / 212. PWM 基本介紹自從全控型整流電力電子器件問(wèn)世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開(kāi)關(guān)控制方式，形成了脈寬調(diào)制變換器—直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流 PWM調(diào)速系統(tǒng)。PWM 系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少；開(kāi)關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較?。坏退傩阅芎茫€(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá) 1：10000 左右；若與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)；功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)效率因數(shù)比相控整流器高。由于上述優(yōu)點(diǎn)，在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中，直流 PWM調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛。 PWM 控制調(diào)速原理?？煽亻_(kāi)關(guān)S以固定的周期重復(fù)地接通和斷開(kāi)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，直流供電電源U通過(guò)開(kāi)關(guān)S施加到直流電機(jī)兩端，電機(jī)在電源作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)電樞電感儲(chǔ)存能量；當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，供電電源停止向電動(dòng)機(jī)提供能量，但此時(shí)電樞電感所儲(chǔ)存的能量將通過(guò)續(xù)流二極管VD使電機(jī)電樞電流繼續(xù)維持，電樞電流仍然產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使得電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。開(kāi)關(guān)S重復(fù)動(dòng)作時(shí)，在電機(jī)電樞兩端就形成了一系列的電壓脈沖波形。 電樞電壓平均值 Uav的理論計(jì)算式為: UTtonav??（1）其中α為占空比，即導(dǎo)通時(shí)間與脈沖周期之比。由式（1）可知，平均電壓由占空比及電源電壓決定，保持開(kāi)關(guān)頻率恒定，改變占空比能夠相應(yīng)地改變平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)了直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。5 / 21 圖 簡(jiǎn)單直流 PWM 控制電路 圖 電壓及電流波形 脈寬調(diào)制變換器在干線鐵道電力機(jī)車(chē)、工礦電力機(jī)車(chē)、城市電車(chē)和地鐵電機(jī)車(chē)等電力牽引設(shè)備上，常采用直流串勵(lì)或復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，由恒壓直流電網(wǎng)供電。過(guò)去用切換電樞回路電阻來(lái)控制電機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速，在電阻中耗電很大。為了節(jié)能，并實(shí)行無(wú)觸電控制，現(xiàn)在多改用電力電子開(kāi)關(guān)器件，如快速晶閘管，GTO，IGBT 等。采用簡(jiǎn)單的單管控制時(shí)，稱(chēng)作直流斬波器，后來(lái)逐漸發(fā)展成采用各種脈沖寬度調(diào)制開(kāi)關(guān)的電路，統(tǒng)稱(chēng)為脈寬調(diào)制變換器。直流斬波器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理如圖 （a）所示，其中 VT用開(kāi)關(guān)符號(hào)表示任何一種電力電子器件，VD 表示續(xù)流二極管。當(dāng) VT導(dǎo)通時(shí)，直流電源電壓 Us加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng) VT關(guān)斷時(shí)，直流電源與電機(jī)脫開(kāi)，電動(dòng)機(jī)電樞經(jīng) VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。如此反復(fù)，得到電樞端電壓波形 u=f(t),如圖 （b）所示，好象是電源電壓 Us在 ton時(shí)間內(nèi)被接上，又在（Tton）內(nèi)被斬?cái)?，故稱(chēng)為“斬波” 。這樣，電動(dòng)機(jī)得到的平均電壓為： Ud=(ton/T)*Us=ρ*Us式中 T功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)周期ton開(kāi)通時(shí)間ρ占空比，ρ= ton/T= ton*f，其中 f為開(kāi)關(guān)頻率。6 / 21 a）原理圖 b)電壓波形圖圖 脈寬調(diào)制變換器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理圖和電壓波形圖如圖 ，給出了一種可逆脈寬調(diào)速系統(tǒng)的基本原理圖，由 VT1—VT2共 4個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成橋式（或稱(chēng) H形）可逆脈沖寬度調(diào)制
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