第4章 直流脉宽调速控制系统.ppt

第4章_直流脉宽调速控制系统Spring 2011
华南理工大学
第四章直流脉宽调速控制系统
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本章内容提要
预备知识;
PWM变换器的工作原理;
PWM调速系统的开环机械特性;
脉宽调速系统的构成;
PWM功率变换器的设计。
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本节内容提要:
直流脉宽调速系统出现的历史背景
直流斩波器的基本结构与工作原理
几种直流斩波电路
几种典型PWM变换器
预备知识
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直流脉宽调速系统出现的历史背景
20世纪70年代以前,以晶闸管为基础组成的相控整流装置是运动控制系统直流传动中主要使用的变流装置,但由于晶闸管属于半控型器件,使其构成的V-M系统的性能受到一定的限制;
20世纪70年代以后,随着电力电子技术的发展,出现了全控型器件--门极可关断晶闸管(GTO)、电力场效应晶体管(Power-MOSFET)、绝缘栅极双极晶体管(IGBT);
直流电机控制领域向高精度方向发展;
PWM驱动装置在中小功率场合,有着晶闸管驱动装置无法比拟的优点,例如:调速范围宽、快速性好、电流波形系数好、功率因数好等。
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直流斩波器的基本结构与工作原理

直流斩波器--电动机系统原理图和电压波形
直流斩波电路(DC Chopper)
将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。
也称为直流--直流变换器(DC/DC Converter)。
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2. 斩波器的基本工作原理

在原理图中,VT 表示电力电子开关器件,VD 表示续流二极
管。当VT导通时,直流电源电压Us 加到电动机上;当VT关断时
,直流电源与电机脱开,电动机电枢电流经VD 续流,两端电压接
近于零。如此反复,电枢端电压波形如图,好像是电源电压Us在
ton 时间内被接上,又在T – ton 时间内被斩断,故称“斩波”。
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3. 输出电压计算
电动机得到的平均电压为:
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一. 降压斩波电路(Buck Chopper)
电路结构
典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载。
全控型器件若为
晶闸管,须有辅助关断电路。
续流二极管
负载出现的反电动势
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降压斩波电路工作原理
c) 电流断续时的波形
E
V
+
-
M
R
L
VD
i
o
E
M
u
o
i
G
t
t
t
O
O
O
b)电流连续时的波形
T
E
i
G
t
on
t
off
i
o
i
1
i
2
I
10
I
20
t
1
u
o
O
O
O
t
t
t
T
E
E
i
G
i
G
t
on
t
off
i
o
t
x
i
1
i
2
I
20
t
1
t
2
u
o
E
M
a) 电路图
图3-1 降压斩波电路得原理图及波形
t=0时刻驱动V导通,电源E向负载供电,负载电压uo=E,负载电流io按指数曲线上升。
t=t1时控制V关断,二极管VD续流,负载电压uo近似为零,负载电流呈指数曲线下降。
通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。
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(Boost Chopper)
电路结构
保持输出电压
储存电能