第4章 4.2 PWM可逆调速系统

偏置 信号 控制 信号
(3) 输入信号介绍 调制波可以是锯齿波,可以是三角波等,这里以锯齿波为例. Uc是控制电压,其大小和极性均可变. Ub是偏置电压,一般当Uc等于0时,保证输出电压正负半周宽度相等. 放大器的输入应该是三个信号的叠加.
(4) 工作原理(波形分析)
2 驱动电路
脉宽调制器输出的脉冲信号经过信号分配和逻辑延时后，送给驱动器作
在一个开关周期内， 当0≤t<ton时，UAB=US，电枢电流id沿回路 1流通；
当ton≤t<T时，驱动电压反号， id沿回路2 经二极管续流， UAB=-US 。
, UAB的平均值为正，电动机正转； T 反之则反转。 t on
2
止。
,平均输出电压为零，电动机停
T 2
t on
图4-3 双极式控制可逆PWM变换器的驱动电压、输出电压和电流波形
5 突加负载，试分析：PWM系统是如何进行速度的调节的？( 前提：正转，桥 式可逆PWM变换器，ab正方向）
4.2.1 脉宽调制变换器——（PWM控制原理） 1 PWM变换器
脉宽调制变换器是采用脉冲宽度调制的一种直流斩波器。 （将一种直流变成另外可调的直流） 双极式
★
可逆
2 PWM变换器的分类
单极式
不可逆
桥式可逆PWM变换器
桥式可逆PWM变换器电路
U g1 U g 4 U g 2 U g 3
双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列优点： （1）电流一定连续； （2）可使电动机在四象限运行； （3）电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区； （4）低速平稳性好，系统的调速范围大； （5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导 通。


双极式控制方式的不足之处是： 在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在 切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂 的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。
功率放大，以驱动主电路的开关器件，每个开关管应有独立的驱动器.
为了确保开关管在开通时能迅速达到饱和导通，关断时能迅速截止，必
须要选择和设计合适的驱动器.
为保证强弱电隔离,驱动电路与控制电路之间应有隔离措施,一般采用光电
耦合器来实现.
※比如：晶体管驱动电路
光耦 隔离
※比如：MOSFET专用驱动IR2110，IR2130等.
4、如下图所示为PWM可逆调速系统中的UPW环节，试分析：
（1）该环节在PWM调速系统中的作用是什么？（4分） （2）各输入信号的作用。（3分） （3）系统中，当控制电压Uc=10V时，主电路输出电压应为100V，某同学在做实验时，发 现Uc=10V，输出电压却为150V，检查硬件均没有任何问题，请你分析产生错误的原因。 （8分）
※延时仍可采用与非门接R,C来实现,设置逻辑延时后输出脉冲信 号波形如下:
★ 延时时间t1d要大于晶体管的存储时间.
4.2.2 脉宽调速系统的控制电路 ※晶体管PWM变换器仅是把已有的PWM信号拿来使用 ,并不改变信号的性质,而由GTR构成的脉宽调速系统 还必须具备相应的控制电路,通过控制电路的调节才 能真正起到调速的作用. 双闭环脉宽调速系统的原理框图如下:
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4.2 PWM可逆调速系统
PWM系统与V-M系统比较,优越性在于:
① 主线路接线简单 ② 开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗和发热都小. ③ 低速性能好,稳速精度高,因而调速范围宽. ④ 快速响应性能好,动态抗扰能力强.装置效率高. ⑤ 直流电源采用不控三相整流时,电网功率因数高.
（1）在该系统中会出现哪些环流？（2分） （2）为了抑制直流平均环流，你认为可以采用什么措施？给出理由。（3分） （3）为彻底消除环流，可以采用什么措施？（5分）
2 DLC如何让保证开放和封锁延时的？
3、如下图是一可逆PWM调速系统主电路：
(1) 若希望采用双极性控制方式，器件的驱动信号应该如何给？ （5分） (2) 分析在双极性控制方式下电机正转，反转，停转的工作条件，并配以相应正 转、反转、停转的输出电压Ｕab的波形。（以ab方向为正方向考虑）（7分） (3) 针对此系统解释动力润滑。（3分）
调制波发生器
脉宽调制器
驱动器Baidu Nhomakorabea
逻辑延时
限流保护
1 脉宽调制器 (1) 脉宽调制器 脉宽调制器是控制电路的核心,它将输入直流信号转换成与之成比 例的方波信号,以便于对晶体管进行控制.
(2) 电路结构 调制波信号 运算放大器工作在 开环状态，当输入 电压极性改变时， 输出电压就在正、 负饱和值之间变化， 这样就完成了把连 续电压变成脉冲电 压的转换作用。

双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为
t on T t on 2t on Ud Us Us ( 1)U s T T T

占空比ρ和电压系数γ的关系为

当ρ>1/2时，γ为正，电动机正转；当ρ<1/2时， γ为负，电动机反转；当 ρ=1/2时， γ =0，电动机停止。
2 1
4 一种双极式PWM双闭环可逆调速系统
5 单片机控制的PWM可逆调速系统
整流器 桥式可逆变换器
PWM发生器
驱动器
重点: 掌握PWM控制电路的基本结构. 掌握PWM控制电路的基本工作原理. 了解PWM控制电路各分电路结构,及其原理. 建立对PWM调速系统的总体认识.
典型题型分析：
1、如下图所示的可逆调速系统：