【正文】 參 考 文 獻(xiàn) 脈寬調(diào)制變換器型穩(wěn)壓電源 張和生．電機(jī)學(xué)系統(tǒng)理論[D] ．太原：太原理工大學(xué)，1998． 電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練 徐德高等,PWM型穩(wěn)壓電源的并聯(lián)運(yùn)行一種高可靠直流供電系統(tǒng),電子計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài). 楊長(zhǎng)能主編，電力拖動(dòng)基礎(chǔ)， 重慶：重慶大學(xué)出版社， 1994 晁勤、傅成華、王軍、陳華主編，自動(dòng)控制原理，重慶：重慶大學(xué)出版社，2001 王毓東主編，電機(jī)學(xué)（上、下冊(cè)）， 杭州：浙江大學(xué)出版社，1990 姜泓、趙洪恕主編，變流調(diào)速系統(tǒng)，武漢：華中理工大學(xué)出版社， 1990 許大中主編，交流電機(jī)調(diào)速理論， 杭州：浙江大學(xué)出版社，1991。目前，生成SPWM波的大規(guī)模專用集成芯片有HEF475SLE4520還可采用大規(guī)模專用集成芯片生成SPWM波。計(jì)算法，根據(jù)理論推導(dǎo)出脈寬函數(shù)表達(dá)式，由微機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線計(jì)算以獲得相應(yīng)的脈寬和間隔時(shí)間。用軟件生成PWM波一般有兩種方法；查表法和計(jì)算法。隨著采樣方式的不同，實(shí)現(xiàn)的途徑也是多種多樣的。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，特別是其高集成度和優(yōu)異的計(jì)算功能，可以方便地對(duì)變頻器進(jìn)行直接數(shù)字控制，從而獲得調(diào)節(jié)靈活、穩(wěn)定可靠、性能優(yōu)越的控制效果，因而得到普遍應(yīng)用。(2)SPWM波的軟件生成方法?？梢杂媚M電路、數(shù)字電路或者兩者的混合電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)Ⅳ足夠大時(shí)(例如N＞20)， 這一串矩形脈沖序列的面積將非常接近正弦波形的面積?？梢?，生成SPWM波的電路必須由三部分組成：三角波發(fā)生器、正弦波發(fā)生器和比較器，其框圖及波形示意如圖10所示。前已述及，生成SPWM波形要求按正弦規(guī)律控制脈沖列的脈寬。圖9 雙極性SPWM波形分析與單極性控制方式相比，載波和控制波都變成了有正、負(fù)半周的交流方式，其輸出矩形波也是任意半周中均出現(xiàn)正負(fù)交替的情況。3．雙極性SPWM法雙極性控制則是指在輸出波形的半周期內(nèi)，逆變器同一橋臂中的兩只元件均處于開關(guān)狀態(tài)，但它們之間的關(guān)系是互補(bǔ)的，即通斷狀態(tài)彼此是相反交替的。改變控制信號(hào)UC的頻率，則輸出電壓的基波頻率亦隨之而改變，這樣就實(shí)現(xiàn)既可調(diào)壓又可調(diào)頻的目的。當(dāng)UC＞UT時(shí)，元件開通；當(dāng)UC、UT時(shí)，元件關(guān)斷，形成的調(diào)制波是等幅、等距但不等寬的脈沖列，經(jīng)半波倒相后輸出。因此，輸出波形在任何半周期 的半個(gè)周期內(nèi)，逆變器同一橋臂中的兩個(gè)開關(guān)元件只有一個(gè)處于不斷切換按調(diào)制脈沖極性關(guān)系可分為單極性SPWM和雙極性SPWM兩種。SPWM方式的控制方法可分為多種。當(dāng)正弦值為最大值時(shí)，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則最小。該式說(shuō)明，逆變器輸出基波電壓幅值隨調(diào)制脈沖的寬度而變化，只要采取措施(利用控制信號(hào)去調(diào)節(jié)脈寬)，即可調(diào)節(jié)基波幅值。若使脈沖寬度與正弦函數(shù)值成比例，則也可生成SPWM波形。各矩形脈沖的寬度自可由理論計(jì)算得出，但在實(shí)際應(yīng)用中常由正弦調(diào)制波和三角形載波相比較的方式來(lái)確定脈寬：因?yàn)榈妊切尾ǖ膶挾茸陨舷蛳率蔷€性變化的，所以當(dāng)它與某一光滑曲線相交時(shí)，可得到一組幅值不變而寬。 正弦波脈寬調(diào)制(SPWM）1．SPWM的概念工程實(shí)際中應(yīng)用最多的是正弦PWM法(簡(jiǎn)稱SPWM)，它是在每半個(gè)周期內(nèi)輸出若干個(gè)寬窄不同的矩形脈沖波，每一矩形波的面積近似對(duì)應(yīng)正弦波各相應(yīng)局部波形下的面積，如圖6所示。PWM的輸出電壓和電流的波形都是非正弦波，具有許多高次諧波成分。圖5 脈寬調(diào)制的輸出電壓其中，圖5 a為調(diào)制前的波形，圖5 b為調(diào)制后的波形。又因?yàn)榧驂?、調(diào)頻于一身，所以調(diào)節(jié)速度快、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。采用PWM方式構(gòu)成的逆變器，其輸人為固定不變的直流電壓，可以通過(guò)PWM技術(shù)在同一逆變器中既實(shí)現(xiàn)調(diào)壓又實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。第六章 PWM技術(shù)原理（6）最大轉(zhuǎn)矩Tm。（5）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq?！　。?）定子電流I1的影響?！　。?）轉(zhuǎn)子電流I2的影響。　?。?）氣隙合成磁通φm的影響。（1） I0的影響。因?yàn)門q=3PU12R2/2πf1[(R1+R2)2+( Xδ1+ Xδ2)2]當(dāng)f1處于較高頻率段時(shí)，隨著f1的下降Tq會(huì)出現(xiàn)急劇上升；在低頻段時(shí)隨著f1的下降Tq的上升將會(huì)趨緩。在低頻段重負(fù)載下I1上升；在較高頻率段輕負(fù)載下I1下降。在額定負(fù)載下，當(dāng)f1下降時(shí)，φm上升，cosφ2上升，所以I2會(huì)下降。這也是I0隨f 1下降急劇上升的原因。磁通φm=。（3）因?yàn)閯?lì)磁電流I0=U1/[(R1+R2)2+( Xδ1+ Xδ2)2]由于f 1的下降，會(huì)使I0的變化為非線性，在低頻段I0將急劇上升。 （2）由于Xδ2=. Xδ2. Xδ1=. Lδ1，所以f 1下降時(shí)，Xδ1，Xδ2，Xm均會(huì)成正比下降。圖4 異步電動(dòng)機(jī)的T型等效電路圖1．電壓為額定值時(shí)改變頻率的機(jī)械特性　　電源頻率f1的改變，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生兩方面的影響：一是改變同步轉(zhuǎn)速n1；二是改變電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。由此可見，按Tem= C的恒磁通變頻的異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是電梯電力拖動(dòng)所需求的。即通過(guò)PI調(diào)節(jié)器和電流閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用而實(shí)現(xiàn)的。圖3 異步電動(dòng)機(jī)變頻時(shí)機(jī)械特性曲線這是電梯的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)要求和希望的。2．恒磁通控制方式要求調(diào)速范圍大、恒轉(zhuǎn)矩的電梯負(fù)載希望在整個(gè)調(diào)速范圍中保持Tem= C不變，按公式E=U1/f1進(jìn)行控制減小時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高輸入定子的端電壓U1，以補(bǔ)償異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的阻抗壓降。1．比例控制方式根據(jù)電壓公式，在忽略異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的阻抗壓降后可近似的得到： C=U1/f1要維持φm 不變的情況下，只要U1和f 1成比例的變化即可，從最大轉(zhuǎn)矩公式中可研得知在低頻段時(shí)，由于定子繞組中的Xm，Xδ1，Xδ2以及Lδ1，Lδ2不可忽略，則將會(huì)增加使得最大轉(zhuǎn)矩Tm也將隨f 1的降低而降低就會(huì)將使低頻段時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq大大減小。 因此在電梯電氣控制系統(tǒng)中，要求變頻的同時(shí)，必須同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)定子端輸入的端電壓，從而保持氣隙合成磁通φm 近似不變。但是若U1不變，則f 1上升將會(huì)導(dǎo)致的φm下降增加，這樣會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流有功分量I′2cosφ的變化；電動(dòng)機(jī)效率η會(huì)下降及電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)距Tm會(huì)變化等問(wèn)題，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)。忽略電動(dòng)機(jī)定子繞組的阻抗壓降，交流異步電動(dòng)機(jī)的端電壓：U1≈E1= f1*N1*k1*φm交流異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：Tem=CT*φm *I2*cosφm式中：C′T為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；I′2 cosφ轉(zhuǎn)子電流有功分量。圖2 異步電動(dòng)機(jī)變S、U、P的機(jī)械特性曲線交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：n=60f1(1S)/P式中：f1為電源頻率；P為磁極對(duì)數(shù)；S為轉(zhuǎn)差率。異步電動(dòng)機(jī)的輸入?yún)?shù)U1和f1。圖1 交流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線電動(dòng)機(jī)參數(shù)又可分為三類：異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)R1,R2,Xδ1,Xδ2,Lδ1,Lδ2,Xm,Rm?！　碾姍C(jī)及電力拖動(dòng)中可知，三相交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可分成兩種：①異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是指異步電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓UN和額定頻率fN下，按規(guī)定的接線方式接線，定子、轉(zhuǎn)子及外接電阻均為0時(shí)，討論轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem的關(guān)系：n=f（Tem）（見圖1）。由于交流電力傳動(dòng)技術(shù)以及其控制理論的發(fā)展與提高，同時(shí)，大功率半導(dǎo)體器件（GTO、GTR等）技術(shù)的日趨完善，以及PLC、微電子、微處理器等技術(shù)在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得以充分地利用，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)保養(yǎng)方便、價(jià)格低廉的交流異步電動(dòng)機(jī)在電梯的電力控制系統(tǒng)中又得以充分發(fā)揮其最大的效率。第五章 交流異步電動(dòng)機(jī)