【文章內(nèi)容簡介】 調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器觸發(fā)脈沖發(fā)生器可控硅整流器電流反饋速度反饋電流檢測編碼器 電機UR+ Uf IfIR+E1ES3/9/20232）主回路 工作原理組成 ： 由大功率晶閘 管構(gòu)成的三相全控橋式（三相全波）反并接可逆電路， 分成二大部分（ Ⅰ 和 Ⅱ ），每部分內(nèi)按三相橋式連接，二組反并接， 分別實現(xiàn)正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)。 原理 ： 三相整流器，由二個半波整流電路組成。每部分內(nèi)又分成 共陰極組 （ 5）和共陽極組（ 6）。為構(gòu)成回路，這二組中必須各有一 個可控硅同時導通。 5在正半周導通， 6在負半周導通。每 組內(nèi)（即二相間）觸發(fā)脈沖相位相差 120186。，每相內(nèi)二個觸發(fā)脈沖相差 180186。 按管號排列，觸發(fā)脈沖的順序： 123456，相鄰之間相位差 60186。 為保證合閘后兩個串聯(lián)可控硅能同時導通 ， 或已截止的相再次導通 ， 采用雙脈沖控制。既每個觸發(fā)脈沖在導通 60186。后，在補發(fā)一個輔助脈沖；也 可以采用寬脈沖控制，寬度大于 60186。，小于 120186。 4 6 2 7 9 111 3 5 8 12 10ABCMⅠ ⅡUMUDKMKM+圖 可控硅調(diào)速系統(tǒng) 主主 回路3/9/2023原理：e)u ac b c a ba)b)c)d)1 3 5 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ωtub2 4 6b c aωtωtωtωt1 1 3 3 5 5 1 1 3 3 6 2 2 4 4 6 6 2 2 4 1 3 52 4 6120176。120176。180176。60176。1 32 460176。60176。56α 只要改變可控硅觸發(fā)角（即改變導通角），就能改變可控硅的整流輸出電壓，從而改變直流伺服電機的轉(zhuǎn)速。 觸發(fā)脈沖提前來，增大整流輸出電壓；觸發(fā)脈沖延后來，減小整流輸出電壓。主回路波形圖圖 可控硅調(diào)速系統(tǒng) 主主 回路 波形圖3/9/20233）控制回路分析觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的過程：改變觸發(fā)角，即改變控制角U1U2R1R2R3 C+同步信號過零信號由速度 F變換來的電流調(diào)節(jié)器輸出的直流信號 ,1 2 3圖 可控硅調(diào)速系統(tǒng) 控制 回路及 波形圖窄脈沖 ： 即移相觸發(fā)脈沖同步信號方波信號矩齒波矩齒波與直流電壓疊加 信號尖脈沖直流電壓（ 可控硅導通時間），可調(diào)速。 沒反饋是開環(huán)，特性軟。1同步電路 2移向控制電路3脈沖分配器② 電流調(diào)節(jié)器 :同上，加快電流的反應(yīng)。③ 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：正弦波同步鋸齒波觸發(fā) 電路，與 F直流信號疊加。① 速度調(diào)節(jié)器：比例積分 PI，高放大（相當 C短路） —緩放大 —增放大 —穩(wěn)定（相當 C 開路）無靜差。3/9/2023運算放大器的類型⑴ 反向比例放大器 ⑵ 反向比例加法運算放大器 ⑶ 同向比例放大器 ⑷ 積分運算放大器⑸ 比例積分運算放大器： ⑹ 比較器R3 R3U1U2R1R2R3+U1R1 U2R2C+U1U2R1R2R3 C+U1U2R1R2 +U3U2R4R2+U1R1U1U2R2R1 +U2二個輸入端的內(nèi)阻非常大，不向運放內(nèi)流電流，放大倍數(shù)非常大。同相端接地，電位為 0，為實地；方反向端電為也為 0，虛地。 U2=U1?R3/R23/9/2023功率因數(shù) （ 以單向為例 ）交流電阻電路：功率 (平均 ) P = UI =I2R =U 2/ R交流電阻電容電路：純電容電路電流超前電壓 相位 φ=90186。 功率 (平均 ) P =UIcos φ交流電阻電感電路：純電感電路電流落后電壓 相位 φ=90186。 功率 (平均 ) P =UIcos φ 由于交流電路中電感電容的存在，平均功率不等于電壓電流的乘積，而差一個 cos φ ，既與電壓電流的相位差有關(guān)。其中 cos φ稱為功率因數(shù) 。 cos φ 越高越好。 造成功率因數(shù)不高的主要原因是感性負載，如異步電機、工頻爐、日光燈的功率因數(shù)都不高；提高功率因數(shù)的辦法是在感性負載上并聯(lián)電容。3/9/2023 [總結(jié) ] 速度控制的原理 ： ① 調(diào)速： 當給定的指令信號增大時，則有較大的偏差信號加到調(diào)節(jié)器的 輸入端，產(chǎn)生前移的觸發(fā)脈沖，可控硅整流器輸出直流電壓提高，電 機轉(zhuǎn)速上升。此時測速反饋信號也增大，與大的速度給定相匹配達到 新的平衡，電機以較高的轉(zhuǎn)速運行。 ② 干擾： 假如系統(tǒng)受到外界干擾，如負載增加，電機轉(zhuǎn)速下降，速度反 饋電壓降低，則速度調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號增大，其輸出信號也增大， 經(jīng)電流調(diào)節(jié)器使觸發(fā)脈沖前移，晶閘管整流器輸出電壓升高，使電機 轉(zhuǎn)速恢復到干擾前的數(shù)值。 ③ 電網(wǎng)波動： 電流調(diào)節(jié)器通過電流反饋信號還起快速的維持和調(diào)節(jié)電流 作用，如電網(wǎng)電壓突然短時下降，整流輸出電壓也隨之降低，在電機 轉(zhuǎn)速由于慣性還未變化之前，首先引起主回路電流的減小，立即使電 流調(diào)節(jié)器的輸出增加，觸發(fā)脈沖前移，使整流器輸出電壓恢復到原來 值，從而抑制了主回路電流的變化。 ④ 啟動、制動、加減速： 電流調(diào)節(jié)器還能保證電機啟動、制動時的大轉(zhuǎn) 矩、加減速的良好動態(tài)性能。3/9/2023（ 2） 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM）調(diào)速系統(tǒng)1）系統(tǒng)的組成及特點? 速度調(diào)節(jié)器 ? 電流調(diào)節(jié)器 脈寬調(diào)節(jié)振蕩器脈寬調(diào)節(jié)MG電流反饋U～usrus f整流功放圖 （ PWM） 調(diào)速系統(tǒng) 圖3/9/2023① 主回路 ： 大功率晶體管開關(guān)放大器； 功率整流器。 ② 控制回路： 速度調(diào)節(jié)器； 電流調(diào)節(jié)器； 固定頻率振蕩器及三角波發(fā)生器； 脈寬調(diào)制器和基極驅(qū)動電路 。 區(qū)別 ： 與晶閘管調(diào)速系統(tǒng)比較，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié) 器原理一樣。不同的是脈寬調(diào)制器和功率放大器。 直流脈寬調(diào)制： 功率放大器中的大功率晶體管工作在開 關(guān)狀態(tài)下，開關(guān)頻率保持恒定，用調(diào)整開關(guān)周期 內(nèi)晶體管導通時間（即改變基極調(diào)制脈沖寬度） 的方法來改變輸出。從而使電機獲得脈寬受調(diào)制 脈沖控制的電壓脈沖，由于頻率高及電感的作用 則為波動很小的直流電壓（平均電壓）。 脈寬的變化使電機電樞的直流電壓隨著變化。3/9/2023直流脈寬調(diào)調(diào)制的基本原理周期不變 周期不變脈寬脈寬脈寬脈寬平均直流電壓脈沖寬度正比代表速度 F值的直流電壓圖 脈寬調(diào)制（ PWM） 基本原理基本原理 圖Uωt3/9/20232） 脈寬調(diào)制器ttU △U △ +U S r U △ +U S rU S C U S C U S C+U S ro o oU S rtttt同向加法放大器電路圖U S r – 速度指令轉(zhuǎn)化過 來的直流電壓U △ 三角波USC 脈寬調(diào)制器的輸 出（ U S r +U △ ）調(diào)制波形圖R1 +12VUSCR1R3R2+12VU S rU △US r為 0時調(diào)制出正負脈寬一樣方波平均電壓為 0US r為正時 US r為負時調(diào)制出脈寬較寬的波形平均電壓為正調(diào)制出脈寬較窄的波形平均電壓為負圖 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM） 電路及波形圖3/9/20233） 開關(guān)功率放大器主回路：可逆 H型雙極式 PWM 開關(guān)功率放大器電路圖 : 由四個大功率晶體管 （ GTR） T 1 、 T 2 、 T 3 、 T4 及四個續(xù)流二極管組成的橋 式電路。H型： 又分為雙極式、單極式和受限單極式三種。Ub Ub Ub3Ub4 –為調(diào)制器輸出，經(jīng)脈沖分配、基極驅(qū)動轉(zhuǎn)換過來的脈沖電壓。分別加到 T1 、 TT3 、 T4的基極。Ub3Ub4Ub1Ub2USA BD1D2D3D4MT1T2 T4T3tUS USUdUABO tUb1Ub 4Ub2Ub3OOttt1 Tidid1 id2 id1 id2OOOOOt1t3 Tt2 t3 t1Ub Ub 4Ub Ub 3UdUABidttttid1 id1id4id2id3 id4id2圖 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM）功放 電路及波形圖3/9/2023工作原理： T1 和 T4 同時導通和關(guān)斷，其基極驅(qū)動電壓 Ub1= Ub4。 T2和 T3同 時導通和關(guān)斷，基極驅(qū)動電壓 Ub2= Ub3 = –Ub1。以正脈沖較寬為例， 既正轉(zhuǎn)時。 負載較重時：① 電動狀態(tài)： 當 0≤t ≤ t1時， Ub Ub4為正， T1 和 T4 導通； Ub Ub3 為負 ， T2和 T3截止。電機端電壓 UAB=US， 電樞電流 id= id1，由 US→ T1 → T4 → 地。② 續(xù)流維持電動狀態(tài)： 在 t1 ≤t ≤ T時， Ub Ub4為負 ， T1 和 T4截止； Ub Ub3 變正，但 T2和 T3并不能立即導通，因為在 電樞電感儲能的 作用下 ， 電樞電流 id= id2，由 D2→ D3續(xù)流，在 D D3 上的壓降使 T2 、 T3的 ce極承受反壓不能導通。 UAB=US。 接著再變到 電動狀態(tài)、續(xù)流 維持電動狀態(tài) 反復進行，如上面左圖。 負載較輕時： ③ 反接制動狀態(tài)，電流反向： ② 狀態(tài)中，在負載較輕時，則 id小， 續(xù)流 電流很快衰減到零，即 t =t2 時 （見 上面右圖 ）， id=0。 在 t2 ～ T 區(qū)段， T2 、 T3 在 US 和反電動勢 E的共同作用下 導通 ， 電樞電流反向， id= id3 由 US→ T3 → T2 → 地。電機處于 反接制動狀態(tài)。 ④ 電樞電感儲能維持電流反向： 在 T ～ t3區(qū)段時，驅(qū)動脈沖極性改變，