第2章第2讲直流PWM变换器-电动机系统ppt课件.ppt

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1、直流调速系统用的可控直流电源晶闸管整流器-电动机系统直流PWM变换器-电动机系统（V-M系统）1触发脉冲相位控制。2电流脉动及其波形的连续与断续。3晶闸管-电动机系统的机械特性。4晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。5晶闸管整流器运行中存在的问题。1PWM变换器的工作状态和波形；2直流PWM调速系统的机械特性；3PWM控制与变换器的数学模型；4电能回馈与泵升电压的限制。（PWM系统)回顾2.1.2直流PWM变换器-电动机系统全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式,形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简

2、称直流脉宽调速系统，或直流PWM调速系统。与V-M系统相比，PWM调速系统在很多方面有较大的优越性。直流PWM调速系统的应用日益广泛，特别在中、小容量的高动态性能系统中，已经完全取代了V-M系统。主要研究问题1PWM变换器的工作状态和波形；2直流PWM调速系统的机械特性；3PWM控制与变换器的数学模型；4电能回馈与泵升电压的限制。2.1.2直流PWM变换器-电动机系统1．PWM变换器的工作状态和电压、电流波形脉宽调制(PWM)变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电

3、压的大小，以调节电动机转速。PWM变换器电路有多种形式，总体上可分为不可逆与可逆两大类。脉宽调制（PWM-PulseWidthModulation）(1).不可逆PWM变换器①简单的不可逆PWM变换器简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统主电路原理图如下图所示，功率开关器件VT可以是任意一种全控型开关器件，这样的电路又称直流降压斩波器(buck变换器)。a）原理图b）电压波形图tOuUsUdTton控制电路M斩波电路三种控制方式输出平均电压：式中T—电力电子开关器件的开关周期；ton—开通时间；—占空比，=ton/T=tonf；其中f为开

4、关频率。输出平均电压：根据对输出电压平均值进行调制的方式不同而划分，有三种控制方式：T不变，变ton—脉冲宽度调制（PWM）；ton不变，变T—脉冲频率调制（PFM）；ton和T都可调，改变占空比—混合型。斩波电路三种控制方式Us•主电路结构工作状态与波形U,iUdEidUsttonT0图2-10b电压和电流波形①简单的不可逆PWM变换器图2-10简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统VD+UgCVTidM+__E（a）电路原理图M21改变（0≤≤1）即可调节电机的转速，若令=Ud/Us为PWM电压系数，则在不可逆PWM变换器中=

5、U,iUdEidUsttonT0图2-10b电压和电流波形输出平均电压：①简单的不可逆PWM变换器不可逆PWM变换器-直流电动机系统不允许电流反向续流二极管VD的作用只是为id提供一个续流的通道。如果要实现电动机的制动，必须为其提供反向电流通道。单管电路①简单的不可逆PWM变换器M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1ECUs+MVT2Ug2VT1Ug1VT1主管VT2辅助管大小相等极性相反工作状态与波形Ⅰ一般电动状态VT1和VD2交替导通，VT2和VD1始终关断。M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E12CUs+MVT2Ug2VT1U

6、g1②有制动的不可逆PWM变换器电路Ⅱ制动状态M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E43CUs+MVT2Ug2VT1Ug1的正脉冲比负脉冲窄，,始终为负。制动状态的电压、电流波形VT2和VD1交替导通，VT1和VD2始终关断。12（2）有制动的不可逆PWM变换器电路当VT1导通时，流过正向电流+id，VT2导通时，流过–id。应注意，这个电路还是不可逆的，只能工作在第一、二象限，因为平均电压Ud并没有改变极性。M+-VD2Ug2Ug1VT2VT1VD1E4123CUs+MVT2Ug2VT1Ug1图2-11有制动电流通路的不可逆PWM变换器

7、双管电路2直流脉宽调速系统的机械特性由于采用脉宽调制，严格地说，即使在稳态情况下，脉宽调速系统的转矩和转速也都是脉动的，所谓稳态，是指电机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态，机械特性是平均转速与平均转矩（电流）的关系。对于带制动电流通路的不可逆电路，电压平衡方程式分两个阶段式中R、L—电枢电路的电阻和电感。（1）带制动的不可逆电路电压方程（0≤t

8、n0=Us/Ce—理想空载转速，与电压系数成正比。2直流脉宽调速系统的机械特性（3）PWM调速系统机械特性图2-12脉宽调速系统的机械特性曲线（电流