電力電子pwm設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-08-25 10:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，它是電機(jī)磁路的一部分。機(jī)座上的接線盒有勵磁繞組和電樞繞組的接線端，用來對外接線。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)電動勢或電磁轉(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，使各組線圈的電動勢相加。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世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方式，形成了脈寬調(diào)制變換器—直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(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：主電路線路簡單，需用的功率器件少；開關(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??；低速性能好，穩(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)的電動機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗干擾能力強(qiáng)；功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時，開關(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，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_關(guān)S以固定的周期重復(fù)地接通和斷開，當(dāng)開關(guān)S接通時，直流供電電源U通過開關(guān)S施加到直流電機(jī)兩端，電機(jī)在電源作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)電樞電感儲存能量；當(dāng)開關(guān)S斷開時，供電電源停止向電動機(jī)提供能量，但此時電樞電感所儲存的能量將通過續(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)。開關(guān)S重復(fù)動作時，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)了直流電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。5 / 21 圖 簡單直流 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、工礦電力機(jī)車、城市電車和地鐵電機(jī)車等電力牽引設(shè)備上，常采用直流串勵或復(fù)勵電動機(jī)，由恒壓直流電網(wǎng)供電。過去用切換電樞回路電阻來控制電機(jī)的起動、制動和調(diào)速，在電阻中耗電很大。為了節(jié)能，并實(shí)行無觸電控制，現(xiàn)在多改用電力電子開關(guān)器件，如快速晶閘管，GTO，IGBT 等。采用簡單的單管控制時，稱作直流斬波器，后來逐漸發(fā)展成采用各種脈沖寬度調(diào)制開關(guān)的電路，統(tǒng)稱為脈寬調(diào)制變換器。直流斬波器電動機(jī)系統(tǒng)的原理如圖 （a）所示，其中 VT用開關(guān)符號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，直流電源電壓 Us加到電動機(jī)上；當(dāng) VT關(guān)斷時，直流電源與電機(jī)脫開，電動機(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時間內(nèi)被接上，又在（Tton）內(nèi)被斬?cái)啵史Q為“斬波” 。這樣，電動機(jī)得到的平均電壓為： Ud=(ton/T)*Us=ρ*Us式中 T功率開關(guān)器件的開關(guān)周期ton開通時間ρ占空比，ρ= ton/T= ton*f，其中 f為開關(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個電力電子開關(guān)器件構(gòu)成橋式（或稱 H形）可逆脈沖寬度調(diào)制
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