直流伺服電機晶體管脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速系統(tǒng)

發(fā)布日期：2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽：2800

1）系統(tǒng)的組成及特


 

①主回路：大功率晶體管開關(guān)放大器；功率整流器。

② 控制回路：速度調(diào)節(jié)器；電流調(diào)節(jié)器；固定頻率振蕩器及三角波發(fā)生器；脈寬調(diào)制器和基極驅(qū)動電路。

區(qū)別： 與晶閘管調(diào)速系統(tǒng)比較，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器原理一樣。不同的是脈寬調(diào)制器和功率放大器。

直流脈寬調(diào)制：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)頻率保持恒定，用調(diào)整開關(guān)周期內(nèi)晶體管導通時間（即改變基極調(diào)制脈沖寬度）的方法來改變輸出。從而使電機獲得脈寬受調(diào)制脈沖控制的電壓脈沖，由于頻率高及電感的作用則為波動很小的直流電壓（平均電壓）。

脈寬的變化使電機電樞的直流電壓隨著變化。 

 直流脈寬調(diào)調(diào)制的基本原理


脈沖寬度正比代表速度F值的直流電壓

 

 2） 脈寬調(diào)制器


 

3） 開關(guān)功率放大器


 

工作原理：

T1 和T4 同時導通和關(guān)斷，其基極驅(qū)動電壓Ub1= Ub4。T2和T3同時導通和關(guān)斷，基極驅(qū)動電壓Ub2= Ub3= –Ub1。以正脈沖較寬為例，

負載較重時：

 

①電動狀態(tài)：當0≤t ≤ t1時，Ub1、Ub4為正，T1 和T4 導通；Ub2、Ub3 為負， T2和T3截止。電機端電壓UAB=US，電樞電流id= id1，由US→T1 →T4 →地。

②續(xù)流維持電動狀態(tài)：在t1 ≤t ≤ T時，Ub1、Ub4為負,T1 和T4截止；Ub2、Ub3 變正，但T2和T3并不能立即導通，因為在電樞電感儲能的作用下，電樞電流id= id2，由D2→D3續(xù)流，在D2、D3 上的壓降使T2 、T3的c-e極承受反壓不能導通。UAB=-US。接著再變到電動狀態(tài)、續(xù)流維持電動狀態(tài)反復進行，如上面圖示。

負載較輕時：

③反接制動狀態(tài)，電流反向：②狀態(tài)中，在負載較輕時，則id小，續(xù)流電流很快衰減到零，即t =t2 時，id=0。在t2 －　T 區(qū)段， T2 、T3 在US 和反電動勢E的共同作用下導通，電樞電流反向，id= id3 ；由US→T3 →T2 →地。電機處于反接制動狀態(tài)。

④電樞電感儲能維持電流反向：在T～ t3區(qū)段時，驅(qū)動脈沖極性改變，T2 、T3截止，因電樞電感維持電流，id= id4，由D4→D1。

⑤電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止：

由正、負驅(qū)動電壓脈沖寬窄而定。

當正脈沖較寬時，既t1> T/2，平均電壓為正，電機正轉(zhuǎn)；

當正脈沖較窄時，既t1< T/2 ，平均電壓為負，電機反轉(zhuǎn)；

如果正、負脈沖寬度相等，t1=T/2 ，平均電壓為零，電機停轉(zhuǎn)。

⑥電機速度的改變：

電樞上的平均電壓UAB越大，轉(zhuǎn)速越高。它是由驅(qū)動電壓脈沖寬度決定的。

⑦雙極性：

由以上分析表明：可逆H型雙極式PWM開關(guān)功率放大器，無論負載是重還是輕、電機是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，加在電樞上的電壓極性在一個開關(guān)周期內(nèi)，都在US和–US之間變換一次，故稱為雙極性。

 

4）PWM調(diào)速系統(tǒng)的特點

①頻帶寬、頻率高: 晶體管“結(jié)電容”小，開關(guān)頻率遠高于可控（50Hz)，可達2-10KHz。快速性好。

②電流脈動小: 由于PWM調(diào)制頻率高，電機負載成感性對電流脈動由平滑作用，波形系數(shù)接近于1。

③電源的功率因數(shù)高: SCR系統(tǒng)由于導通角的影響，使交流電源的波形畸變、高次諧波的干擾，降低了電源功率因數(shù)。PWM 系統(tǒng)的直流電源為不受控的整流輸出，功率因數(shù)高。

④動態(tài)硬度好: 校正瞬態(tài)負載擾動能力強，頻帶寬，動態(tài)硬度高。

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