【正文】
定位精度,抗負載擾動的能力強。 PWM主要缺點是不能承受高的過載電流,功率還不能做得很大。故目前在中小功率的伺服驅(qū)動裝置中,大多采用性能優(yōu)異的 PWM,而在大功率場合中,則采用 SCR。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) 系統(tǒng)由電流、速度兩個反饋回路組成,所以稱為 雙環(huán)系統(tǒng) 。其內(nèi)環(huán) —— 電流環(huán),由電流互感器或采樣電阻獲得電樞電流實際值的反饋構(gòu)成,它的作用是由電流調(diào)節(jié)器對電動機電樞回路的引起滯后作用的某些時間常數(shù)進行補償,使動態(tài)電流按所需的規(guī)律變化(通常是按一階過渡規(guī)律變化)。其外環(huán) —— 速度環(huán),由與電動機同軸安裝的測速發(fā)電動機獲得電動機的實際轉(zhuǎn)速反饋構(gòu)成,其作用是對電動機的速度誤差進行調(diào)節(jié),以實現(xiàn)所要求的動態(tài)特性。電流環(huán)可增加調(diào)速特性的硬度,而速度環(huán)可以增大調(diào)速的范圍。電流調(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器均采用 PID調(diào)節(jié)器,其由線性運算放大器和阻容元件組成的校正網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) 3. PWM直流調(diào)速的工作原理 所謂脈寬調(diào)制,就是使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)頻率與加在晶體管上的輸入電壓保持恒定,根據(jù)控制信號的大小來改變每一周期內(nèi)“接通”和“斷開”的時間長短,即改變“接通”脈寬,使晶體管輸出到電動機電樞上電壓的“占空比”改變,從而改變電動機電樞上的平均電壓,完成電動機轉(zhuǎn)速的控制。 如圖,直流電動機電樞兩端 U( t)是一串方波脈沖。脈沖的幅值(即加在晶體管上的輸入電壓) Um是常數(shù),周期 t是常數(shù)(因開關(guān)頻率恒定),脈沖寬度 S是隨每一周期內(nèi)“接通”的時間長短而改變。很明顯,由晶體管輸出到電動機電樞上的電壓 U( t)的平均值(直流分量): Ud= UmS/T 當 S = 0時 U = 0, 當 S = T時, U = Um 因此, Ud的變化范圍為 0~ Um Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) 負 載S1S3S4S2V s / 2V s / 2PQV2T1 T2 T1 T2 T1 +Vs Vs VL Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) 脈寬調(diào)制器( PWM)、基極驅(qū)動電路和脈寬調(diào)制式的開關(guān)功率放大器 (1)開關(guān)功率放大器 直流 PWM系統(tǒng)組成原理框圖 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) 改變波形 b b b b4的寬度, U( t)方波脈沖的寬度也隨之改變,使電動機兩端的平均電壓 Ud也隨之改變,達到改變電動機轉(zhuǎn)速的目的。 (2)大功率晶體三極管的基極驅(qū)動電路。大功率晶體三極管是在其基極驅(qū)動電路的驅(qū)動下工作的,其開關(guān)特性與驅(qū)動電路的性能密切相關(guān)。設(shè)計優(yōu)良的驅(qū)動電路能改善功率晶體管的開關(guān)特性,從而減小開關(guān)損耗,提高整機的頻率及功率器件工作的可靠性。設(shè)計功率晶體管極基極驅(qū)動電路應(yīng)遵守以下原則: Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) ① 要能提供最優(yōu)化驅(qū)動。最優(yōu)化驅(qū)動就是以理想基極驅(qū)動電流波形去控制功率晶體管的開關(guān)過程,以便提高開關(guān)速度,減小開關(guān)損耗。理想的基極驅(qū)動電流波形如圖所示。 為了加快開通時間和降低開通損耗,正向基極電流在驅(qū)動初期不但要有陡峭的前沿,并要有一定的過驅(qū)動電流 IB1。導(dǎo)通階段的基極驅(qū)動電流 IB2 應(yīng)該使大功率晶體管恰好維持在準飽合狀態(tài),以便縮短存儲時間。關(guān)斷大功率晶體管時,反向基極抽電流 IB3應(yīng)大一些,以便加速基極中載流子的抽走速度,縮短關(guān)斷時間,減小關(guān)斷損耗。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) ② 應(yīng)具有隔離的功能。為了防止基極驅(qū)動電路之間的相互影響,每一只大功率晶體三極管的基極驅(qū)動電路都必須有它自己的“地電位”。也就是說不同的晶體管的驅(qū)動電路是不能“共地”的,并且這些驅(qū)動電路與后面的公共的控制電路也不能“共地”。 PWM脈沖是由后面的控制電路產(chǎn)生的,驅(qū)動電路的作用是將 PWM脈沖的功率加以放大,以驅(qū)動大功率晶體管,要解決“不能共地”的問題,只須用光電耦合器件或脈沖變壓器將驅(qū)動電路與后面的控制電路隔開即可。一般來說光電耦合器件用得較多。光電耦合器件與晶體管一樣可以線性工作,也可以工作于開關(guān)狀態(tài)。在驅(qū)動電路中,光電耦合器件的作用是用來傳遞脈沖信號,所以它工作于開關(guān)狀態(tài)。一般來說,光電耦合器件的響應(yīng)速度是比較慢的,故在高頻工作時應(yīng)考慮光電耦合器件的響應(yīng)時間。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) ③ 應(yīng)具有保護功能。所謂保護功能就是指驅(qū)動電路能夠?qū)崿F(xiàn)對大功率晶體管的保護 ,實現(xiàn)保護的辦法主要是對大功率晶體管進行監(jiān)測 ,一旦發(fā)現(xiàn)飽和壓降過大即切斷大功率晶體管的基極驅(qū)動 ,使其關(guān)斷。 事實上,在大功率晶體管導(dǎo)通的過程中,有兩種情況是很危險的,一種是其集電極電流 Ic過大,另一種是其基極驅(qū)動電流 IB不足。這兩種情況都會使大功率晶體管進入線性工作區(qū),導(dǎo)致電壓降變大,所以通過監(jiān)測飽和壓降即可實現(xiàn)上述兩種保護。 通過驅(qū)動電路直接實現(xiàn)對大功率晶體管的保護也稱為“就地保護”。這種保護無需經(jīng)過后面的控制電路,因而工作時間短,效果好。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) (3)脈沖寬度調(diào)制器。脈沖寬度調(diào)制器是產(chǎn)生 PWM脈沖的環(huán)節(jié),產(chǎn)生 PWM脈沖經(jīng)基極驅(qū)動電路放大后,驅(qū)動直流斬波器中大功率晶體管。圖為實際的速度控制單元中經(jīng)常采用的倍頻式脈寬調(diào)制器的組成原理示意圖。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) 三角波發(fā)生器產(chǎn)生出正負對稱的三角形波信號 UΔ(如圖 a所示)。控制電平 Uc與三角波信號 UΔ在 B點疊加。疊加后的 A點波形 UA與 B點波形 UB如圖 b和 c所示。 UA和 UB經(jīng)過后面的 4 只比較器與基準電位(零電位)相比較。 4 只比較器的輸出信號 P P P P4就是 PWM脈沖(如圖 d所示)。 P P P P4的 4 路 PWM信號經(jīng)延時處理和驅(qū)動電路放大后,分別驅(qū)動主回路中的4個大功率晶體管 VT VT VTVT4。為此,得到結(jié)論: Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) ① 控制電平 Uc的大小與電動機電樞兩端的脈沖電壓的寬度成正比,因而在穩(wěn)態(tài),控制電平 Uc與電動機的轉(zhuǎn)速也是成正比的。 ② 大功率晶體管的開關(guān)頻率等于三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波的頻,而電動機電樞兩端的脈沖電壓的頻率是三角波頻率的 2倍。故稱這種斬波器為倍頻式斬波器,而稱這種脈沖寬度調(diào)制器為倍頻式脈寬調(diào)制器。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) 在前邊的討論中總是假定功率晶體管為理想開關(guān)。實際上,由于功率晶體管的開通與關(guān)斷總需要有限的時間,因此有可能發(fā)生橋式斬波器中的一個橋臂的上下兩只功率晶體管(如圖 624a中的 VT1和 VT2或者 VT3和 VT4)同時導(dǎo)通,這種情況稱為 直通 。直通的現(xiàn)象是應(yīng)該禁止的,因為直通會增加開關(guān)功率晶體管的功耗,嚴重時會導(dǎo)致短路事故。為了避免直通,一般可在“脈沖寬度調(diào)制器”和“功率晶體管的基極驅(qū)動電路”之間設(shè)置延時電路。延時電路的作用是使功率晶體管在確定的時刻關(guān)斷后,另一只開關(guān)功率晶體管要在延時了一段時間之后才可導(dǎo)通。這樣就避免了直通。一般延時時間設(shè)定有幾微秒到幾十微秒。這里需要特別指出的是:延時電路的延時作用必須是:“單向的”,即它只使開關(guān)功率晶體管的導(dǎo)通時刻延時,而不使其關(guān)斷時刻延時。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術(shù) 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH