H桥驱动原理复习过程.doc

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1、…………………………………………………………最新精品资料推荐……………………………………………………基本概念H桥（H-Bridge),，即全桥（因外形与H相似故得名），常用于逆变器（DC-AC转换，即直流变交流）。通过开关的开合，将直流电（来自电池等）逆变为某个频率或可变频率的交流电，用于驱动交流电机（异步电机等）。工作原理H桥逆变（单相）如右图所示单相桥式逆变电路工作原理开关T1、T4闭合，T2、T3断开：u0=Ud；开关T1、T4断开，T2、T3闭合：u0=－Ud;当以频率fS交替切换开关T1、T4和T2、T3时，则在负载电阻R

2、上获得交变电压波形（正负交替的方波），其周期Ts=1/fS，这样，就将直流电压E变成了交流电压uo。uo含有各次谐波，如果想得到正弦波电压，则可通过滤波器滤波获得。主电路开关T1~T4，它实际是各种半导体开关器件的一种理想模型。逆变电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）。在实际运用中，开关器件存在损耗：导通损耗（conductionlosses)和换相损耗(commutationlosses)和门极损耗(gatelosses)。其中门

3、极损耗极小可忽略不计，而导通损耗和换相损耗随着开关频率的增加而增加。2控制方式编辑H桥的控制主要分为近似方波控制和脉冲宽度调制（PWM）和级联多电平控制。近似方波控制即quasi-square-wave-control,输出波形比正负交替方波多了一个零电平（3-level），谐波大为减少。优点是开关频率较低，缺点是谐波成分高，需要滤波器的成本大。脉冲宽度调制…………………………………………………………最新精品资料推荐……………………………………………………5…………………………………………………………最新精品资料推荐……………………

4、………………………………即Pulsewidthmodulation,分为单极性和双极性pwm.随着开关频率的升高，输出电压电流波形趋于正弦，谐波成分减小，但是高开关频率带来一系列问题：开关损耗大，电机绝缘压力大，发热等等。多电平即multi-levelinverter，采用级联H桥的方式，使得在同等开关频率下谐波失真降到最小，甚至不需要用滤波器，获得良好的近似正弦输出波形。3应用于直流电机编辑由两个三极管，一个可以对正极导通实现上拉，另一个可以对负极导通实现下拉。由两套这样的电路，在同一个电路中，同时一个上拉，另一个下拉，或相反，两

5、者总是保持相反的输出，这样可以在单电源的情况下使负载的极性倒过来。由于这样的接法加上中间的负载画出来经常会像一个H的字样，故得名H桥。驱动电路图4.12中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从

6、右至左流过电机，从而控制电机的转向。图4.12H桥驱动电路图4.12H桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图4.13所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。…………………………………………………………最新精品资料推荐……………………………………………………5………………………………………

7、…………………最新精品资料推荐……………………………………………………图4.13H桥电路驱动电机顺时针转动图4.13H桥电路驱动电机顺时针转动图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。图4.14H桥驱动电机逆时针转动图4.14H桥驱动电机逆时针转动使能控制和方向逻辑驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回

8、到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。图4.15所示就是基于这种考虑的改进电