电力拖动自动控制系统第课.pptVIP

* 3.1 直流斩波器 （1）直流斩波器的基本结构 图1-5 直流斩波器-电动机系统的原理图和电压波形 * （2）斩波器的基本控制原理 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1-5b ，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”。 * 这样，电动机得到的平均电压为 （3）输出电压计算 (1-2) 式中 T — 晶闸管的开关周期； ton — 开通时间； ? — 占空比， ? = ton / T = ton f ； 其中 f 为开关频率。 * （4）斩波电路三种控制方式 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）； * （4）斩波电路三种控制方式（续1） 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： ton不变，变 T —脉冲频率调制（PFM） ； * （4）斩波电路三种控制方式（续2） 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： ton和 T 都可调，改变占空比—混合型 * （4）斩波电路三种控制方式（续3） 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。 * 为了节能，并实行无触点控制，现在多用电力电子开关器件，如快速晶闸管、GTO、IGBT等。 采用简单的单管控制时，称作直流斩波器，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，脉宽调制变换器（PWM-Pulse Width Modulation）。 3.2 PWM变换器 （1）PWM变换器分类 脉宽调制变换器的作用是：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。 （2）不可逆PWM变换器-直流电动机系统 工作原理： 在一个开关周期T内， 当 时，Ug为正，VT饱和导通，电源电压Us通过VT加到直流电动机电枢两端。 当 时， Ug为负， VT关断，电枢电路中的电流通过续流二极管VD续流，直流电动机电枢电压近似等于零。 不可逆PWM变换器系统对应的电压、电流波形 （3）不可逆PWM变换器存在的问题 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 。 有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统 电路原理图 一般电动状态 在一般电动状态中，id始终为正值（其正方向示于图2-11(a)中）。 在0≤tton期间，VT1导通，VT2关断。电流id沿图中的回路1流通。 在ton≤tT期间，VT1关断，id沿回路2经二极管VD2续流。 VT1和VD2交替导通， VT2和VD1始终关断。 有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统 一般电动状态的电压、电流波形 制动状态 在ton≤tT期间，Vg2为正，VT2导通，在感应电动势E的作用下，反向电流沿回路3能耗制动。 在T≤tT+ton（即下一周期的0≤tton）期间，Vg2为负， VT2关断，-id沿回路4经VD1续流，向电源回馈能量。 VT2和VD1交替导通， VT1和VD2始终关断。 有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统 的正脉冲比 负脉冲窄 ， 始终为负。 制动状态的电压、电流波形 * （3）PWM系统的优点 主电路线路简单，需用的功率器件少； 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小； 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右； * （3）PWM系统的优点（续） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高； 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高 若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，微秒级，动态抗扰能力强。 * 三种可控直流电源，V