第三章 直流电动机调速系统的微机控制课件.pptVIP

《电气传动数字控制系统》 第三章 直流电动机调速系统的数字控制 ?直流电动机电枢的PWM调压调速原理 ?直流电动机的不可逆PWM系统 ?直流电动机可逆PWM系统 ?基于PWM控制的小功率位置伺服系统 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统 直流电动机常要求工作在正反转的场合，这时需要使用可逆PWM系统。可逆PWM系统分为双极性驱动和单极性驱动，本节介绍双极性驱动可逆PWM系统。 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统 直流电动机常要求工作在正反转的场合，这时需要使用可逆PWM系统。可逆PWM系统分为双极性驱动和单极性驱动，本节介绍双极性驱动可逆PWM系统。 双极性驱动是指在一个PWM周期里，电动机电枢的电压极性呈正负变化。双极性驱动电路有2种：T型和H型。H型双极性驱动应用较多。 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统 H型双极可逆PWM驱动系统如图3-8所示。它由4个开关管和4个续流二极管组成，单电源供电。4个开关管分成两组，V1、V4为一组，V2、V3为另一组。同一组的开关管同步导通或关断，不同组的开关管的导通与关断正好相反。 在每个PWM周期里，当控制信号Ui1为高电平时，开关管V1、V4导通，此时Ui2为低电平，因此V2、V3截止，电枢绕组承受从A到B的正向电压；当控制信号Ui1为低电平时，开关管V1、V4截止，此时Ui2为高电平，因此V2、V3导通，电枢绕组承受从B到A的反向电压，这就是所谓的”双极”。 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统 直流电动机单极性驱动可逆PWM系统 双极性可逆系统虽然有低速运行平稳的优点，但也存在着电流波动大、功率损耗较大的缺点，尤其是必须增加死区来避免开关管直通的危险，限制了开关频率的提高，因此只用于中小功率直流电动机的控制。可逆系统的另一种驱动方式是单极性驱动方式，在本节中将介绍这种方式。 单极性驱动方式是指在一个PWM周期内，电动机电枢只承受单极性的电压。 单极性驱动也有T型和H型之分，以H型应用得最多。 受限单极性驱动可逆PWM系统 受限单极可逆PWM驱动系统如图3-11所示，它与双极可逆系统的驱动电路相同，只是控制方式不同。 在要求电动机正转时，开关管V1受PWM控制信号控制，开关管V4施加高电平使其常开；开关管V2、V3施加低电平，使它们全都截止，如图3-11所示的状态。 在要求电动机反转时，开关管V3受PWM控制信号控制，开关管V2施加高电平使其常开；开关管Vl、V4施加低电平，使它们全都截止。 受限单极性驱动可逆PWM系统 受限单极性驱动可逆PWM系统 * * ——第三章 直流电动机调速系统的数字控制 直流电机的优点：是最早出现的电机，也是最早实现调速的电机，控制方法也在不断的改进中，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制的方法成为主流。 直流电动机电枢的PWM调压调速原理 直流电动机的转速控制方法可分为两类:对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法用得很少。现在，大多数应用场合都使用电枢控制法。本章我们要介绍的就是在励磁恒定不变的情况下，如何通过调节电枢电压来实现调速。 直流电动机电枢的PWM调压调速原理 绝大多数直流电动机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM来控制电动机电枢电压，实现调速。 下图为利用开关管对直流电动机进行PWM调速控制的原理图和输入输出电压波形。 * 图3-1 PWM调速控制原理和电压波形图 直流电动机电枢的PWM调压调速原理 利用开关管对直流电动机进行PWM调速控制的原理图和输入／输出电压波形如图3-1所示。在图(a)中，当开关管MOSFET的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有电压Us。t1时间后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为0。 t2时间后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。这样，对应着输入的电平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图3-1(b)所示。电动机的电枢绕组两端的电压平均值U0为: ——占空比； 。 直流电动机电枢的PWM调压调速原理 占空比 表示了在一个周期