工學]8直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主要問題-資料下載頁
2025-01-18 18:19本頁面
【正文】 （ 41） ? 將上面兩式相減，得到 （ 42） ? 將（ 42）代入 （ 23），得到 （ 43） ont211m i n 8 CtiJCondT ?????2m a x )(8 CtTiJCondT ?????01 ?dtd? 02 ?dtd?)(21 ontT ?TiJC dT ??? 8?Lm TTnTn8)1( 2?? ???轉(zhuǎn)速脈動量 ? 上式表明，當電樞電流近似線形變化時，轉(zhuǎn)速的脈動量正比于電動機的理想空載轉(zhuǎn)速和開關(guān)周期的平方，反比與系統(tǒng)的機電時間常數(shù)和電磁時間常數(shù)。 ? 從（ 43），可以得到 （ 44） ? 一般 PWM變換器的開關(guān)頻率都為 1~30KHz，因此電樞電壓的交變分量對轉(zhuǎn)速的影響可以忽略不計。 )(322m a x ??? ?Lm TTnTn佳開關(guān)頻率 ? 從前面的分析，可以得到 PWM變換器的開關(guān)頻率越高，電樞電流的脈動就越小，而且能保證電流連續(xù)，可以有效提高調(diào)速系統(tǒng)低速運行的平穩(wěn)性，減小附加損耗。 ? 但是，開關(guān)頻率過高會使電力電子器件的動態(tài)開關(guān)損耗相應(yīng)增加，效率降低，因此應(yīng)該綜合進行考慮。 電力電子器件的開關(guān)損耗 ? PWM變換器中的電力電子器件并非理想的開關(guān)元件，在其工作時功率損耗包括飽和導(dǎo)通損耗、截止損耗和開關(guān)過程中的動態(tài)損耗。 ? 飽和導(dǎo)通時，管壓降很??；截止時漏電流很小，因此其相應(yīng)的損耗可以忽略不計。因此開關(guān)動態(tài)損耗是主要的損耗。 ? 開關(guān)過程包括開通和關(guān)斷兩個過程。 ? 開通過程是指集電極電流的上升時間 ，關(guān)斷過程指存儲時間 和電流下降時間 。而在 時間內(nèi)，電力電子器件仍然飽和導(dǎo)通，其損耗仍然可以不計。因此動態(tài)損耗主要指 和 內(nèi)的開關(guān)損耗。 rtbt ft btrt ft 電力電子器件的開關(guān)損耗 ? 一般近似認為開關(guān)過程中集電極電流的上升和下降都是線形的。 ? 開通過程 ? 關(guān)斷過程 )1(fcscf ttIi ??rcscr ttIi ? 電力電子器件的開關(guān)損耗 ? 對于續(xù)流二極管的電阻 電感性負載，無論電力電子器件集電極電流是增大還是減小，其集電極電壓均為電源電壓 ，因此在一個開關(guān)周期內(nèi)的動態(tài)損耗為： ? 每秒的動態(tài)損耗為 : ? 上式表明 :開關(guān)頻率越高，動態(tài)損耗越大 2/)( frcssdd ttfIUfpP ?????)(21)1(00 frcsstfcsstrcssd ttIUdtttIUdtttIUp rr ?????? ??sU 電力電子器件的開關(guān)損耗 ? 選擇最佳開關(guān)頻率的條件：電樞電流連續(xù)和 PWM變換效率最高 ? 單極式 ? 雙極式 式中 為電動機起動電流（短路電流）與額定電流之比。 ? 除了上述條件，最好使開關(guān)頻率比調(diào)速系統(tǒng)的最高工作頻率高出 10倍左右，這樣 PWM變換器的延時時間對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響可忽略不計。 3 2 )(frlsop ttT af ??3 2 )(frlsopttTaf??nomstsIIa ?/ / / CA C ~ D C+Us整 流 器斬 波 器C C + 電能回饋與泵升電壓的限制 PWM變換器的直流電源通常由交流電網(wǎng)經(jīng)不可控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容 C濾波，以獲得恒定的直流電壓，電容 C同時對感性負載的無功功率起儲能緩沖作用。 ? 泵升電壓產(chǎn)生的原因 對于 PWM變換器中的濾波電容，其作用除濾波外，還有當電機制動時吸收運行系統(tǒng)動能的作用。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電機制動時只好對濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱作 “ 泵升電壓 ” 。 電力電子器件的耐壓限制著最高泵升電壓，因此電容量就不可能很小，一般幾 千瓦 的調(diào)速系統(tǒng)所需的電容量達到數(shù)千 微法 。 在大容量或負載有較大慣量的系統(tǒng)中，不可能只靠電容器來限制泵升電壓，這時，可以采用下圖中的鎮(zhèn)流電阻 Rb 來消耗掉部分動能。分流電路靠開關(guān)器件 VTb 在泵升電壓達到允許數(shù)值時接通。 ? 泵升電壓限制 ? 泵升電壓限制電路 +UsCRbV Tb過電壓信號 Us Rb VTb C + ? 泵升電壓限制（續(xù)） 對于更大容量的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在二極管整流器輸出端并接逆變器，把多余的能量逆變后回饋電網(wǎng)。當然，這樣一來，系統(tǒng)就更復(fù)雜了。 PWM系統(tǒng)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； –系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強； –功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當開關(guān)頻率適當時，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)功率因數(shù)比相控整流器高。
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