直流伺服電機(jī)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：2781

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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(dòng)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(dǎo)通時(shí)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(jī)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(dòng)很小的直流電壓（平均電壓）。

脈寬的變化使電機(jī)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(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其基極驅(qū)動(dòng)電壓Ub1= Ub4。T2和T3同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，基極驅(qū)動(dòng)電壓Ub2= Ub3= –Ub1。以正脈沖較寬為例，

負(fù)載較重時(shí)：

①電動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)0≤t ≤ t₁時(shí)，U_b1、Ub4為正，T₁ 和T₄ 導(dǎo)通；U_b2、U_b3 為負(fù)， T₂和T₃截止。電機(jī)端電壓U_AB=U_S，電樞電流id= id1，由U_S→T₁ →T₄ →地。

②續(xù)流維持電動(dòng)狀態(tài)：在t₁ ≤t ≤ T時(shí)，U_b1、U_b4為負(fù),T₁ 和T₄截止；U_b2、U_b3 變正，但T₂和T₃并不能立即導(dǎo)通，因?yàn)樵陔姌须姼袃?chǔ)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(dǎo)通。U_AB=-U_S。接著再變到電動(dòng)狀態(tài)、續(xù)流維持電動(dòng)狀態(tài)反復(fù)進(jìn)行，如上面圖示。

負(fù)載較輕時(shí)：

③反接制動(dòng)狀態(tài)，電流反向：②狀態(tài)中，在負(fù)載較輕時(shí)，則id小，續(xù)流電流很快衰減到零，即t =t₂ 時(shí)，id=0。在t₂ －　T 區(qū)段， T₂ 、T₃ 在U_S 和反電動(dòng)勢(shì)E的共同作用下導(dǎo)通，電樞電流反向，i_d= i_d3 ；由U_S→T₃ →T₂ →地。電機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。

④電樞電感儲(chǔ)能維持電流反向：在T～ t3區(qū)段時(shí)，驅(qū)動(dòng)脈沖極性改變，T₂ 、T₃截止，因電樞電感維持電流，id= i_d4，由D₄→D₁。

⑤電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止：

由正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓脈沖寬窄而定。

當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，既t₁> T/2，平均電壓為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；

當(dāng)正脈沖較窄時(shí)，既t₁< T/2 ，平均電壓為負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；

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

⑥電機(jī)速度的改變：

電樞上的平均電壓U_AB越大，轉(zhuǎn)速越高。它是由驅(qū)動(dòng)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(fù)載是重還是輕、電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，加在電樞上的電壓極性在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，都在U_S和–U_S之間變換一次，故稱為雙極性。

4）PWM調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)

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