【正文】 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狀態(tài)下，開關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～ UmCopyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) T1 T2 T1 T2 T1+VsVsVLCopyright 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)制式的開關功率放大器 (1）開關功率放大器直流 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，其開關特性與驅(qū)動電路的性能密切相關。設計優(yōu)良的驅(qū)動電路能改善功率晶體管的開關特性，從而減小開關損耗，提高整機的頻率及功率器件工作的可靠性。設計功率晶體管極基極驅(qū)動電路應遵守以下原則：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過程，以便提高開關速度，減小開關損耗。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。導通階段的基極驅(qū)動電流 IB2 應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。關斷大功率晶體管時，反向基極抽電流 IB3應大一些，以便加速基極中載流子的抽走速度，縮短關斷時間，減小關斷損耗。Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) ② 應具有隔離的功能。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，所以它工作于開關狀態(tài)。一般來說，光電耦合器件的響應速度是比較慢的，故在高頻工作時應考慮光電耦合器件的響應時間。Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved.數(shù)控技術(shù) ③ 應具有保護功能。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 ,使其關斷。事實上，在大功率晶體管導通的過程中，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。實際上，由于功率晶體管的開通與關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）同時導通，這種情況稱為 直通 。直通的現(xiàn)象是應該禁止的，因為直通會增加開關功率晶體管的功耗，嚴重時會導致短路事故。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斷后，另一只開關功率晶體管要在延時了一段時間之后才可導通。這樣就避免了直通。一般延時時間設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 ” ，即它只使開關功率晶體管的導通時刻延時，而不使其關斷時刻延時。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