第2章第2講直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)ppt課件.ppt

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1、直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源晶閘管整流器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）1觸發(fā)脈沖相位控制。2電流脈動(dòng)及其波形的連續(xù)與斷續(xù)。3晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性。4晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)。5晶閘管整流器運(yùn)行中存在的問題。1PWM變換器的工作狀態(tài)和波形；2直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性；3PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型；4電能回饋與泵升電壓的限制。（PWM系統(tǒng))回顧2.1.2直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方式,形成了脈寬調(diào)制變換器-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡

2、稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。與V-M系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性。直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，特別在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中，已經(jīng)完全取代了V-M系統(tǒng)。主要研究問題1PWM變換器的工作狀態(tài)和波形；2直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性；3PWM控制與變換器的數(shù)學(xué)模型；4電能回饋與泵升電壓的限制。2.1.2直流PWM變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)1．PWM變換器的工作狀態(tài)和電壓、電流波形脈寬調(diào)制(PWM)變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電

3、壓的大小，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。PWM變換器電路有多種形式，總體上可分為不可逆與可逆兩大類。脈寬調(diào)制（PWM-PulseWidthModulation）(1).不可逆PWM變換器①簡單的不可逆PWM變換器簡單的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主電路原理圖如下圖所示，功率開關(guān)器件VT可以是任意一種全控型開關(guān)器件，這樣的電路又稱直流降壓斬波器(buck變換器)。a）原理圖b）電壓波形圖tOuUsUdTton控制電路M斬波電路三種控制方式輸出平均電壓：式中T—電力電子開關(guān)器件的開關(guān)周期；ton—開通時(shí)間；?—占空比，?=ton/T=tonf；其中f為開

4、關(guān)頻率。輸出平均電壓：根據(jù)對輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同而劃分，有三種控制方式：T不變，變ton—脈沖寬度調(diào)制（PWM）；ton不變，變T—脈沖頻率調(diào)制（PFM）；ton和T都可調(diào)，改變占空比—混合型。斬波電路三種控制方式Us?主電路結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)與波形U,iUdEidUsttonT0圖2-10b電壓和電流波形①簡單的不可逆PWM變換器圖2-10簡單的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)VD+UgCVTidM+__E（a）電路原理圖M21改變?（0≤?≤1）即可調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若令??=Ud/Us為PWM電壓系數(shù)，則在不可逆PWM變換器中?=?

5、U,iUdEidUsttonT0圖2-10b電壓和電流波形輸出平均電壓：①簡單的不可逆PWM變換器不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不允許電流反向續(xù)流二極管VD的作用只是為id提供一個(gè)續(xù)流的通道。如果要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)，必須為其提供反向電流通道。單管電路①簡單的不可逆PWM變換器M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1ECUs+MVT2Ug2VT1Ug1VT1主管VT2輔助管大小相等極性相反工作狀態(tài)與波形Ⅰ一般電動(dòng)狀態(tài)VT1和VD2交替導(dǎo)通，VT2和VD1始終關(guān)斷。M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E12CUs+MVT2Ug2VT1U

6、g1②有制動(dòng)的不可逆PWM變換器電路Ⅱ制動(dòng)狀態(tài)M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E43CUs+MVT2Ug2VT1Ug1的正脈沖比負(fù)脈沖窄，,始終為負(fù)。制動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形VT2和VD1交替導(dǎo)通，VT1和VD2始終關(guān)斷。12（2）有制動(dòng)的不可逆PWM變換器電路當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)，流過正向電流+id，VT2導(dǎo)通時(shí)，流過–id。應(yīng)注意，這個(gè)電路還是不可逆的，只能工作在第一、二象限，因?yàn)槠骄妷篣d并沒有改變極性。M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E4123CUs+MVT2Ug2VT1Ug1圖2-11有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器

7、雙管電路2直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性由于采用脈寬調(diào)制，嚴(yán)格地說，即使在穩(wěn)態(tài)情況下，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也都是脈動(dòng)的，所謂穩(wěn)態(tài)，是指電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)，機(jī)械特性是平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩（電流）的關(guān)系。對于帶制動(dòng)電流通路的不可逆電路，電壓平衡方程式分兩個(gè)階段式中R、L—電樞電路的電阻和電感。（1）帶制動(dòng)的不可逆電路電壓方程（0≤t

8、n0=?Us/Ce—理想空載轉(zhuǎn)速，與電壓系數(shù)成正比。2直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性（3）PWM調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性圖2-12脈寬調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性曲線（電流