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:2771

1)系統(tǒng)的組成及特


 

①主回路:大功率晶體管開(kāi)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(kāi)關(guān)狀態(tài)下,開(kāi)關(guān)頻率保持恒定,用調(diào)整開(kāi)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(lái)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(kāi)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),Ub1、Ub4為正,T1 和T4 導(dǎo)通;Ub2、Ub3 為負(fù), T2和T3截止。電機(jī)端電壓UAB=US,電樞電流id= id1,由US→T1 →T4 →地。

②續(xù)流維持電動(dòng)狀態(tài):在t1 ≤t ≤ T時(shí),Ub1、Ub4為負(fù),T1 和T4截止;Ub2、Ub3 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。UAB=-US。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US 和反電動(dòng)勢(shì)E的共同作用下導(dǎo)通,電樞電流反向,id= id3 ;由US→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= id4,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UAB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(kāi)關(guān)功率放大器,無(wú)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(kāi)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(diǎn)

①頻帶寬、頻率高: 晶體管“結(jié)電容”小,開(kāi)關(guān)頻率遠(yuǎn)高于可控(50Hz),可達(dá)2-10KHz?焖傩院。

②電流脈動(dòng)小: 由于PWM調(diào)制頻率高,電機(jī)負(fù)載成感性對(duì)電流脈動(dòng)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(dǎo)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(dòng)態(tài)硬度好: 校正瞬態(tài)負(fù)載擾動(dòng)能力強(qiáng),頻帶寬,動(dòng)態(tài)硬度高。

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