【文章內(nèi)容簡介】 。，小于 120186。 4 6 2 7 9 11 1 3 5 8 12 10 A B C M Ⅰ Ⅱ UM UD KM KM + 圖 可控硅調(diào)速系統(tǒng) 主 回路 3/9/2023 原理： e) u a c b c a b a) b) c) d) 1 3 5 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ωt u b 2 4 6 b c a ωt ωt ωt ωt 1 1 3 3 5 5 1 1 3 3 6 2 2 4 4 6 6 2 2 4 1 3 5 2 4 6 120176。 120176。 180176。 60176。 1 3 2 4 60176。 60176。 5 6 α 只要改變可控 硅觸發(fā)角（即改變 導(dǎo)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 回路 波形圖 3/9/2023 3）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 U1 U2 R1 R2 R3 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(dǎo)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(dāng) C短路） —緩放大 —增放大 —穩(wěn)定（相當(dāng) 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 R3 U1 U2 R1 R2 R3 + U1 R1 U2 R2 C + U1 U2 R1 R2 R3 C + U1 U2 R1 R2 + U3 U2 R4 R2 + U1 R1 U1 U2 R2 R1 + 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/R2 3/9/2023 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(fù)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(fù)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(dāng)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(dá)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(fù)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(fù)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(fù)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) M G 電流反饋 U～ usr us f 整流 功放 圖 （ PWM） 調(diào)速系統(tǒng) 圖 3/9/2023 ① 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(dǎo)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 圖 U ωt 3/9/2023 2） 脈寬調(diào)制器 t t U △ U △ +U S r U △ +U S r U S C U S C U S C +U S r o o o U S r t t t t 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 +12V USC R1 R3 R2 + 12V U S r U △ US r為 0時 調(diào)制出正負(fù)脈寬一樣方波 平均電壓為 0 US r為正時 US r為負(fù)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(fù) 圖 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM） 電路及波形圖 3/9/2023 3） 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 Ub3 Ub4 –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 、 T T3 、 T4的基極。 Ub3 Ub4 Ub1 Ub2 US A B D1 D2 D3 D4 M T1 T2 T4 T3 t US US Ud UAB O t Ub1 Ub 4 Ub2 Ub3 O O t t t1 T id id1 id2 id1 id2 O O O O O t1 t3 T t2 t3 t1 Ub Ub 4 Ub Ub 3 Ud UAB id t t t t id1 id1 id4 id2 id3 id4 id2 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(dǎo)通和關(guān)斷，其基極驅(qū)動電壓 Ub1= Ub4。 T2和 T3同 時導(dǎo)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(fù)載較重時： ①電動狀態(tài)： 當(dāng) 0≤t ≤ t1時， Ub Ub4為正， T1 和 T4 導(dǎo)通； Ub Ub3 為負(fù) ， 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(fù) ， T1 和 T4截止； Ub Ub3 變正，但 T2和 T3并不能立即導(dǎo)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(dǎo)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(fù)進(jìn)行，如上面左圖。 負(fù)載較輕時： ③反接制動狀態(tài)，電流反向：② 狀態(tài)中，在負(fù)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(dǎo)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， T2 、 T3截止，因 電樞電感維持電流， id= id4，由 D4→ D1。 3/9/2023 ⑤ 電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止： 由正、負(fù) 驅(qū)動電壓脈沖寬窄而定。 當(dāng) 正 脈沖較寬時，既 t1 T/2， 平均電壓為正，電機正轉(zhuǎn)； 當(dāng) 正 脈沖較窄時，既 t1 T/2 ， 平均電壓為負(fù)，電機反轉(zhuǎn)； 如果正、負(fù) 脈沖寬度相等， t1=T/2 ， 平均電壓為零，電機停轉(zhuǎn)。 ⑥ 電機速度的改變： 電樞上的 平均 電壓 UAB越大，轉(zhuǎn)速越高。它是由 驅(qū)動電壓脈沖寬度 決定的。 ⑦ 雙極性 ： 由以上分析表明： 可逆 H型雙極式 PWM開關(guān)功率放大器，無論負(fù)載是重還是輕、電機