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1、第八章第八章 连续信号控制电路连续信号控制电路 连续信号控制电路n将交流信号连续变换成直流信号，或者将直流信号连续变换成交流信号来达到控制的目的，实现这种控制的电路称为连续信号控制电路。n在实际应用中，连续信号控制电路主要是指直流电动机调速、交流电动机调速和功率电源控制中的导电角控制电路、脉宽调制控制电路、变频控制电路和电源程控电路等。 第一节第一节 脉宽调制（脉宽调制（PWM）控制电路控制电路第二节第二节 导电角控制逆变器导电角控制逆变器第二节第二节 脉宽调制（脉宽调制（PWM）控制电路控制电路n一、脉宽调制控制电路的工作原理一、脉宽调制控制电路的工作原理 n二、典型脉宽调制电路二、典型脉宽
2、调制电路n三、三、PWM功率转换功率转换电路电路n四、同步式与异步式脉宽调制控制电路四、同步式与异步式脉宽调制控制电路一、脉宽调制控制电路的工作原理一、脉宽调制控制电路的工作原理+N-R2R3RPR1RLUPu0ukUbECULVVD图9-8 PWM控制电路原理图9-9 锯齿波脉宽调制波形图 a)b)c)ttttttttOOOOOtOOOOTTTuPuPuPubububuP+uk+u0uP+uk+u0uP+uk+u0式中 ukm控制信号uk的最大值。 图9-10 PWM控制负载的波形图tt2T2TTTT+T+OOuLuLULULEE二、典型脉宽调制电路二、典型脉宽调制电路n脉宽（脉冲宽度）调制
3、器是一个自动的电压脉宽（脉冲宽度）调制器是一个自动的电压-脉宽变换器脉宽变换器(亦称亦称V/W电路电路)。对它的基本要求。对它的基本要求是死区要小，调宽脉冲的前后沿的斜率要大，是死区要小，调宽脉冲的前后沿的斜率要大，也就是比较器的灵敏度要足够高。也就是比较器的灵敏度要足够高。n在设计脉宽调制器的实际电路时，应使其简单、在设计脉宽调制器的实际电路时，应使其简单、可靠，且不受外界干扰。比较器的灵敏度与系可靠，且不受外界干扰。比较器的灵敏度与系统的控制模式、实际控制系统的具体要求等有统的控制模式、实际控制系统的具体要求等有关，应综合考虑，否则在整个系统的线路处理关，应综合考虑，否则在整个系统的线路处
4、理上会带来一定困难。同时还需考虑与功率转换上会带来一定困难。同时还需考虑与功率转换电路的耦合问题。电路的耦合问题。典型电路典型电路n (一一) 锯齿波脉宽调制器锯齿波脉宽调制器 n (二二)三角波脉宽调制器三角波脉宽调制器 n (三三)数字式脉宽调制器数字式脉宽调制器 (一一) 锯齿波脉宽调制器锯齿波脉宽调制器51V26TRTHNE5554R7ct8V+N-+R1EcR2R3R4R5RPR7R6R8R9C1C2C3u0ukub图9-11 锯齿波脉冲宽度调制器(二二) 三角波脉宽调制器三角波脉宽调制器+-N1+N2-+R3R1R2CRPR5R6R7R9R8R10R13R11R14R12R15R1
5、6R17R18VS1VS2VD1VD2baV1V2V3V4V5uk+Ecuo1-Ecuo2uPR4图9-12 三角波脉宽调制器电路 +1.2V-1.2VtttttttttOOOOOOOOOuo1uo1uo1uo2uo2uo2uk-uPuk-uPuk-uPukuk图9-13 单极性脉宽调制器输出波形 a) uk=0 b) uk0 c) uk1314PWM输出D7D0D0A0A0A1A1PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0PC7A BUcUcUc三、三、PWM功率转换功率转换电路电路n根据调制脉冲的极性可分为单极式和双根据调制脉冲的极性可分为单极式和双极式调制两种；极式调制两种；n根据载波信
6、号和基准信号的频率之间的根据载波信号和基准信号的频率之间的关系，又可分为同步式和异步式两种。关系，又可分为同步式和异步式两种。 n (一一) 简单的不可逆简单的不可逆PWM控制电路控制电路n (二二) 制动不可逆制动不可逆PWM控制电路控制电路 n (三三) H型双极式可逆型双极式可逆PWM控制电路控制电路n (四四) T型双极式可逆型双极式可逆PWM控制电路控制电路 (一一) 简单的不可逆简单的不可逆PWM控制电路控制电路 VD1M-ubVD2V+iaED+ECiaua,EuaUaEDia图9-15 简单不可逆PWM控制电路及其波形 a） 电路原理图 b） 电流和电压波形 n在这种简单的在这
7、种简单的PWM控制电路中，电动机控制电路中，电动机的电枢电流是不能反向流动的，即无制的电枢电流是不能反向流动的，即无制动工作状态，一般仅适用于快速性要求动工作状态，一般仅适用于快速性要求不高的场合。而且，这种电路在轻载不高的场合。而且，这种电路在轻载(或或空载空载)情况下还可能出现电枢电流断续的情况下还可能出现电枢电流断续的现象。现象。 (二二) 制动不可逆制动不可逆PWM控制电路控制电路+-Ea)BMV1V2VD1VD2ACEDub1ub21234b)ub1=-ub2ub1ub2TtOV1V1VD2tTEEDUaiaia,u112Oiaa)电路原理图b) 电动状态电压和电流波形c)tTOtT
8、ub2ub1ub1=-ub2VD1VD1V2V2OEEDUaia3344ia,ud)tOia34121Tt1t24图9-16 制动不可逆PWM控制电路及其波形c) 制动状态电压和电流波形d) 电动和制动交替状态电流波形(三三) H型双极式可逆型双极式可逆PWM控制电路控制电路n H型控制电路在控制方式上分双极式、型控制电路在控制方式上分双极式、单极式和受限单极式三种。单极式和受限单极式三种。ub1,ub4411-E2211tttttOOOOOub2,ub3TEiauABia3ub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaAB13（重载）（轻载）4图9-17 H型双
9、极式PWM控制电路及其波形a） 电路原理图 b） 电压电流波形 (四四) T型双极式可逆型双极式可逆PWM控控制电路制电路图9-18 T型双极式PWM控制电路VD2+EM3241V2V1VD1ABub1ub2-E四、同步式与异步式脉宽调制控制电路四、同步式与异步式脉宽调制控制电路n定定义义：调调制制控控制制中中，若若载载波波信信号号为为等等腰腰三三角角波波，基基准准信信号号采采用用正正弦弦波波，则则称称为为正弦波脉宽调制，简称正弦波脉宽调制，简称SPWM。图9-20 单极性正弦波脉宽调制a)b)UAB倒相器正弦波基准信号振荡器三角波振荡器半波整流电路比较器V1M半波整流电路比较器V2V3V4E
10、CABuPuc-ucE-ucucuPuOO-Ettn单极性单极性: 指载波信号与基准信号始终保持指载波信号与基准信号始终保持同极性的关系，即正弦波处于正半周时，同极性的关系，即正弦波处于正半周时，载波信号在正值范围内变化，产生正的载波信号在正值范围内变化，产生正的调制脉冲列。而正弦波处于负半周时，调制脉冲列。而正弦波处于负半周时，产生负的调制脉冲列。产生负的调制脉冲列。 n采用正弦波调制后的输出电压脉冲采用正弦波调制后的输出电压脉冲UAB具具有以下特点：在半个周期内，两边的脉有以下特点：在半个周期内，两边的脉冲宽度小，中间的脉冲宽度大，各脉冲冲宽度小，中间的脉冲宽度大，各脉冲的宽度基本上按正弦
11、分布。它比单极性的宽度基本上按正弦分布。它比单极性直流脉宽调制的输出电压波形更接近于直流脉宽调制的输出电压波形更接近于正弦。正弦。 n定义载波频率定义载波频率fp与调制波频率与调制波频率fk之比为载之比为载波比波比N，即即N=fp/fk。用三角波用三角波up幅值幅值Upm与正弦波与正弦波uk幅值幅值Ukm之比之比m=Upm/Ukm表示表示调节脉冲宽度的能力，调节脉冲宽度的能力，m愈大，愈大，uk幅值就幅值就愈小，则等高不等宽脉冲宽度变窄，输愈小，则等高不等宽脉冲宽度变窄，输出电压减小。根据载波比的变化与否可出电压减小。根据载波比的变化与否可分为同步式调制控制与异步式调制控制。分为同步式调制控制
12、与异步式调制控制。 （一）同步式调制控制（一）同步式调制控制n在同步式调制控制方式中，在同步式调制控制方式中，N为常数，即变频为常数，即变频时控制电路的三角载波频率与正弦调制波的频时控制电路的三角载波频率与正弦调制波的频率要同步变化，从而保持脉宽调制信号波形数率要同步变化，从而保持脉宽调制信号波形数和相位不变。如果取和相位不变。如果取N等于等于3的倍数，则同步的倍数，则同步调制控制能保证逆变器输出波形的正、负半波调制控制能保证逆变器输出波形的正、负半波始终保持对称，对于三相逆变器能严格保证三始终保持对称，对于三相逆变器能严格保证三相输出波形间具有互差相输出波形间具有互差120的对称关系。的对称
13、关系。n但是，当输出频率很低时，由于相邻两脉冲间但是，当输出频率很低时，由于相邻两脉冲间的间距增大，谐波会显著增加，使负载电动机的间距增大，谐波会显著增加，使负载电动机产生较大的脉动转矩和较强的噪声，这是同步产生较大的脉动转矩和较强的噪声，这是同步式调制控制方式的主要缺点。式调制控制方式的主要缺点。（二）异步式调制控制（二）异步式调制控制n 当三角载波信号频率一定时，若只改变当三角载波信号频率一定时，若只改变正弦波基准信号的频率，即让载波比正弦波基准信号的频率，即让载波比N不不为常数，同样可以改变输出电压的频率，为常数，同样可以改变输出电压的频率，这样正、负半周的脉冲数和相位在不同这样正、负半
14、周的脉冲数和相位在不同的输出频率下，就不完全对称，把这种的输出频率下，就不完全对称，把这种控制方式称为异步式脉宽调制控制方式。控制方式称为异步式脉宽调制控制方式。 n由于正、负半周输出脉冲不对称，会出现偶次由于正、负半周输出脉冲不对称，会出现偶次的高次谐波，但是在低频输出时，每周内所包的高次谐波，但是在低频输出时，每周内所包含的脉冲数增多，相应地可减少负载电动机的含的脉冲数增多，相应地可减少负载电动机的转矩脉动，改善了低频工作的特性。在改善低转矩脉动，改善了低频工作的特性。在改善低频工作的同时，异步式调制不会失去同步式调频工作的同时，异步式调制不会失去同步式调制的优点，即在半个周期内，各脉冲的
15、宽度基制的优点，即在半个周期内，各脉冲的宽度基本上按正弦分布。但当载波比随着输出频率的本上按正弦分布。但当载波比随着输出频率的降低而连续变化时，使逆变器输出电压的波形降低而连续变化时，使逆变器输出电压的波形及其相位都发生变化，很难保持三相输出间的及其相位都发生变化，很难保持三相输出间的对称关系，因而引起电动机工作的不平稳。对称关系，因而引起电动机工作的不平稳。 n 一、一、120导电角控制逆变器导电角控制逆变器n 二、二、180导电角控制逆变器导电角控制逆变器 第二节第二节 导电角控制逆变器导电角控制逆变器逆变是整流的逆变换，就是把直流电变成交流电，常用于交流电动机的调速系统和不间断电流装置中
16、。在交流电动机的调速系统中，需要用导电角控制电路来控制逆变器晶闸管或功率晶体管的开关顺序和导通时间。 晶闸管或功率晶体管在一个变化周期中导通时间对应的相位角称为导通角或导电角，导电角控制逆变器n逆变器的基本概念 逆变器是一种将直流电能转变为交流电能的设备。分有源逆变器和无源逆变器：（1）有源逆变器：把变换的交流电回馈到工频交流电网中（2）无源逆变器：把变换的交流电能供给负载的逆变器无源逆变器的工作原理无源逆变器换流的工作原理n晶闸管的关断特性：在逆变器中，要正常工作必须保持晶闸管之间的可靠换流。也就是说，晶闸管的可靠关断必须满足以下条件，即当晶闸管的阳极电流下降到零值以后，仍需承受足够长时间的
17、反向电压，承受反向电压的时间T0应大于晶闸管的关断时间Tq。晶闸管的关断时间Tq是指晶闸管电流降至零值后到它恢复正向阻断能力所需的时间；无源逆变器换流的工作原理n换流装置的作用：其作用是迫使原先导通的晶闸管（或功率管）中的电流降至零而被关断，为能使此晶闸管可靠地关断，换流装置能使它承受一定时间地反压，并同时使负载电流换流到下一个导通地晶闸管（或功率管）无源逆变器换流的工作原理n换流装置的类型：换流装置按其工作原理可分为三种类型： （1）换流使通过导通元件本身阻值的提高，即相当于电路中串入一高阻抗（如可关断晶闸管，大功率三级管）实现换流。 （2）换流是通过在晶闸管电路中串入一反向电压来实现。 （
18、3）通过晶闸管K1的旁路电容C在辅助晶闸管K2导通是加在K1两端的反向电压实现换流。无源逆变器换流的工作原理换流装置的类型换流装置按其工作原理可分为三种类型： （1）换流是通过导通元件本身阻值的提高，即相当于电路中串入一高阻抗（如可关断晶闸管，大功率三级管）实现换流。 无源逆变器换流的工作原理换流装置的类型（2）换流是通过在晶闸管电路中串入一反向电压来实现。 无源逆变器换流的工作原理换流装置的类型（3）通过晶闸管K1的旁路电容C在辅助晶闸管K2导通时加在K1两端的反向电压实现换流。 无源逆变器换流的工作原理电容强迫换流K1 为主晶闸管K2为辅助晶闸管R为负载电阻C为换流电容无源逆变器换流的工作
19、原理负载谐振式换流负载电阻R,线路中的L,C元件组成调谐回路。利用它们之间的谐振特性，可强迫晶闸管关断。1200导通逆变器特点：（1）每隔600依次得到触发脉冲轮流触发（2）每个主晶闸管（晶体管）导通持续1200导电角，对晶闸管要求触发脉冲宽度大于900，最大1200（3）在任何瞬间最多只有两个晶闸管同时处于导通状态，而且分别在共阴极和共阳极桥臂，晶闸管换流在各自的桥臂中进行，也就是说，共阴极桥臂和共阳极桥臂的晶闸管之间不进行换流。一、一、120导电角控制导电角控制逆变器逆变器 MVD3 AB CEAC1AVD1VD5V5V3V1V4VD4V6VD6V2VD2图9-1 晶体管三相桥式逆变器 V
20、1V6为大功率晶体管 VD1VD6为续流二极管 b)a)断通断通断V1断通120断断通通断通通通断断断通断断断通通tttttttttOOOOOOOOV4V3V6V5V2240480360600OUCUBUA-E/2E/2E/2E/2-E/2-E/2c)tttE/2OOOUA-BUC-AUB-CEEE-E-E/2-E-E/2E/2-E-E/2E/2图9-2 120导通型逆变器输出电压波形a)晶体管开关V1V6的通断状态 b) 输出相电压 c) 输出线电压 图9-3 120导电角控制电路原理图Ub5Ub4Ub1Ub3Ub2Ub6DDQSD1DQQDSD2SD3DQD4SQDQRD5RD6光电耦合驱
21、动电路 STARTLDUb11111100011110001111111001110011100111二、二、180导电角控制逆变器导电角控制逆变器图9-4 晶闸管三相桥式逆变器 V10V4V7V1VD1V12V6VD6V8V2VD2MV3V9VD3V11V5VD5EIAICCALAALBCBBLCCCC1VD4Cn180导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠地换流。即每一相上、下桥臂主晶闸管交换导通时，必须经过短暂的全关断状态，以避免上、下两个主晶闸管同时导通的情况。根据180导通型开关状态的工作顺序，让微处理机通过一个并口周期输出开关状态值，驱动晶闸管导通或关断，即可让逆变器工作。 n由于逆
22、变器的输入是直流，一般晶闸管不能通过控制门极电压将它关断换流，因此必须采用强迫换流的方法。 图9-5 180导通型逆变器输出电压波形a)b)断21345通断断通通断5断通通7810911通断断1122 34tttttttttOOOOOOOOOV1V4V6V3V2V56UAUBUC-E/3E/3-E/3-E/3E/3E/32E/32E/32E/3-2E/3-2E/3断通通断通通-2E/3tOUA-BE-Ec)ttOOUC-AUB-CE-E-EE图9-7 换流过程波形图 iVD1,Im相负载电流AiciV1iV1IAiVD4tttt3t3t3t4t4t2t2t1t1t0t0iVD1icIAIm-I
23、AIAOOO83 变频控制电路n变频调速变频调速(VVVF)(VVVF)器在交流调速系统中以其卓越的节器在交流调速系统中以其卓越的节能效果，较宽的调速范围等一系列优点而得到广泛能效果，较宽的调速范围等一系列优点而得到广泛应用。应用。n交流电动机变频调速装置是机电一体化的高科技产交流电动机变频调速装置是机电一体化的高科技产品，也是当代电动机技术、控制技术、计算机技术、品，也是当代电动机技术、控制技术、计算机技术、微电子技术和功率半导体技术的结晶。微电子技术和功率半导体技术的结晶。n本节主要介绍变频控制的基本原理、控制方式和几本节主要介绍变频控制的基本原理、控制方式和几种常见的变频器及控制电路。种
24、常见的变频器及控制电路。9.3.1 基本原理和分类同步电动机、磁阻式电动机等的转速为同步电动机、磁阻式电动机等的转速为:n式中式中P 电动机极对数；电动机极对数；n F 定子电源频率定子电源频率(Hz)；n n0 同步转速同步转速(rmin)。而对于笼型或绕线转子异步电动机的转速为而对于笼型或绕线转子异步电动机的转速为 式中式中s为为 转差率转差率因因此此，改改变变极极对对数数、改改变变转转差差率率s和和调调节节频频率都可以调速。率都可以调速。n但对于同步电动机，在运行中改变极对数会引起失步，因而只能采用调频调速。n对于异步电动机，以上三种方法虽均可以采用，但是变极调速是有级调速。以改变转差率
25、为手段的各种调速方法都是耗能型调速方法，只有变频调速是最为理想的调速方法。n变频调速：是以变频器向交流电动机供电，并构成开环或闭环系统的一种调速控制方式。n变频器是无源逆变电路，它是一种把固定电压、固定频率的交流电(例如工频50Hz)变换为可调电压、可调频率的交流电的变换器。n在交流变频调速传动中，常用变频器来进行“功率变频”。但变频的同时也必须协调地改变电动机的端电压，否则电动机将出现过励磁或欠励磁现象。n用于交流调速系统中的变频器实际上是变压变频器，其控制方式一般分为两种：n一种是把变压与变频分开完成，即在把交流电整流为直流电的同时进行相控调压，而后逆变为可调频率的交流电。这种在前面环节改
26、变直流电压的幅值，在后面环节改变频率的方式称为PAM控制方式。n另一种是把变压与变频集中于逆变器一起完成，即前面为不可控整流器，它输出恒定的直流电压，而后面由逆变器既完成变频又完成变压的控制方式。这种方式称为脉冲宽度调制方式，简称PWM方式。9.3.2 控制方式和特性n在电动机调速时，常常希望保持每极磁通量为额定值不变。n如果磁通量太弱，就没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费。n如果太大，又会使铁心饱和，导致过大的励磁电流，使产生转矩的有功电流减小，严重时会损坏电动机绕组。电动机每相的反电动势为：电动机每相的反电动势为：式中 E1 一 定子相电动势(V)；n N1 定子相绕组串联总匝数；n k
27、1 基波绕组系数(VsWb-1)n 每极气隙磁通(Wb)。 显然，当电源电压U1不变时，随着电源频率的增加，气隙磁通将减小。根据电机转矩方程，磁通的减小将引起电动机输出转矩的减小，严重时会拖不动负载。因此，在改变频率时要同时控制改变电源电压U1，以维持近似不变。具体的控制方法有以下三种： n1、 保持保持 U1U1f f 为常数的控制方式为常数的控制方式n可见，当可见，当U1/f U1/f 成比例变化时，可维持成比例变化时，可维持不变。但是，在低频不变。但是，在低频时定子绕组电阻已不能忽略，时定子绕组电阻已不能忽略，U1=E U1=E 的条件已不成立，电动机的条件已不成立，电动机的最大转矩将随
28、的最大转矩将随的减小而减小。这种变频调速的机械特性在的减小而减小。这种变频调速的机械特性在低频时很不理想。低频时很不理想。2 2保持保持 ElElf f 为常数的控制方式为常数的控制方式n若能保持若能保持ElElf f为常数，则磁通为常数，则磁通将不变，这就保持了电动机最大转矩的不变。这将不变，这就保持了电动机最大转矩的不变。这种控制方式在变频调速时，相同的转矩有相同的电流，而与频率无关。也就是只种控制方式在变频调速时，相同的转矩有相同的电流，而与频率无关。也就是只要保持磁通额定，变频调速特性上都可以得到额定转子电流时的额定转矩，因此要保持磁通额定，变频调速特性上都可以得到额定转子电流时的额定
29、转矩，因此是属于恒转矩调速。它的调速特性和调速性质与直流它励式电动机改变电枢电压是属于恒转矩调速。它的调速特性和调速性质与直流它励式电动机改变电枢电压调速相似。调速相似。3 3保持保持 U U1=1=U UN N 为常数的控制方式为常数的控制方式n在在 ffn ffn 时要保持时要保持U U1=1=U UN N 。根据式。根据式(9-3)(9-3)，将减小并引起转矩的减小，得到近将减小并引起转矩的减小，得到近似于恒功率的特性。这种方式是一种弱磁升速的变频调速方式。似于恒功率的特性。这种方式是一种弱磁升速的变频调速方式。9.3.3 AC- AC 变频器 nACACACAC变频器：变频器：n 又称
30、直接变频器或周期变频器，循环变频又称直接变频器或周期变频器，循环变频器，相控变频器等。它是一种不通过中间直流器，相控变频器等。它是一种不通过中间直流环节，直接将电网固定频率的交流电变换为电环节，直接将电网固定频率的交流电变换为电压、频率可调的交流电的变频系统。压、频率可调的交流电的变频系统。n这种变频器可以把一定频率的单相或三相交流这种变频器可以把一定频率的单相或三相交流电变成频率可调，电压也能改变的单相或三相电变成频率可调，电压也能改变的单相或三相交流电。交流电。下图所示是一种三相异步电动机供电用的AC-AC变频器原理电路。9.3.4 AC-DC-AC变频器nAC-DC-ACAC-DC-AC
31、变频器：变频器：n又称间接变频器，它首先将电网交流电整流为可控的又称间接变频器，它首先将电网交流电整流为可控的直流电，然后再由逆变器将直流电逆变为交流电，因直流电，然后再由逆变器将直流电逆变为交流电，因此此AC-DC-ACAC-DC-AC变频器由整流器和逆变器两部分组成变频器由整流器和逆变器两部分组成。nAC-DC-ACAC-DC-AC变频器的控制方式主要有电流型、电压型和变频器的控制方式主要有电流型、电压型和PWMPWM型三大类。型三大类。9.3.4.1 电流型变频器9.3.4.2 电压型变频器9.3.5 脉宽调制型变频控制电路n上述的电流型变频器和电压型变频器均由逆变上述的电流型变频器和电
32、压型变频器均由逆变器调频，由可控整流器调压，需要两个控制电器调频，由可控整流器调压，需要两个控制电路和两个可控的功率级，因此系统较复杂。路和两个可控的功率级，因此系统较复杂。n脉宽调制脉宽调制(PWM)(PWM)型变频器的特点是调频和调压型变频器的特点是调频和调压都由逆变器实现，并由二极管整流提供恒定的都由逆变器实现，并由二极管整流提供恒定的电流电压。电流电压。下图是一种电压型PWM变频调速系统的最小系统示意图n这种形式的主电路的主要特点是：这种形式的主电路的主要特点是：n主要电路只有一个功率控制级逆变器主要电路只有一个功率控制级逆变器UIUI，结构简单；，结构简单；n由于使用了不可控整流桥由
33、于使用了不可控整流桥UVUV，电网的功率因数跟逆变，电网的功率因数跟逆变器的输出大小无关；器的输出大小无关；n逆变器逆变器UIUI在调频时实现调压，与中间直流环节的元件在调频时实现调压，与中间直流环节的元件参数无关，加快了系统的动态响应。参数无关，加快了系统的动态响应。n目前，产生目前，产生PWMPWM信号的常用方法主要有正弦和三角波交点法、信号的常用方法主要有正弦和三角波交点法、软件生成法和专用集成电路法三种。软件生成法和专用集成电路法三种。n1 1正弦和三角波交点法：这是一种用正弦波与三角波相交正弦和三角波交点法：这是一种用正弦波与三角波相交来产生来产生PWMPWM信号的方法，亦即信号的方
34、法，亦即SPWMSPWM法。法。n2 2软件生成法：目前常采用以微处理器为基础的数字电路，软件生成法：目前常采用以微处理器为基础的数字电路，并在微机控制下用软件处理来生成并在微机控制下用软件处理来生成SPWMSPWM信号的方法，如表信号的方法，如表格型格型SPWMSPWM法和采样型法和采样型SPWMSPWM法等。法等。n3 3专用集成电路（专用集成电路（ASICASIC）法：）法：9.4 程控电源n随着微机的广泛应用和各类大规模集成电路的不断出现，随着微机的广泛应用和各类大规模集成电路的不断出现，电源系统及设备正迅速朝着智能化方向发展。以微机作为电源系统及设备正迅速朝着智能化方向发展。以微机作
35、为可编程控制器并与可编程控制器并与D DA A转换器、集成运放等电路相配合，转换器、集成运放等电路相配合，再编制相应的控制软件，即可组成微机程序控制的电压源、再编制相应的控制软件，即可组成微机程序控制的电压源、电流源以及各类功率信号源。电流源以及各类功率信号源。n目前，微机在电源系统中的应用主要分为程控相控型电源、目前，微机在电源系统中的应用主要分为程控相控型电源、程控交流稳定电源、程控直流稳定电源及特种电源、程控程控交流稳定电源、程控直流稳定电源及特种电源、程控不停电电源不停电电源(UPS(UPS电源电源) )等几种。等几种。9.4.1 程控相控型电源n相位控制型电源的输出电压是通过改变晶闸
36、管的门极信相位控制型电源的输出电压是通过改变晶闸管的门极信号的控制角号的控制角来控制的，当来控制的，当=0 =0 时输出电压最大，随时输出电压最大，随着着的增大输出电压减小。在这种电源中，微机利用的增大输出电压减小。在这种电源中，微机利用少量的硬件可产生晶闸管的门极触发信号，从而省去了少量的硬件可产生晶闸管的门极触发信号，从而省去了原来模拟系统中的多套控制线路。原来模拟系统中的多套控制线路。9.4.2 程控直流稳定电源n直流稳定电源是直流稳压源、直流稳流源和具有某种稳定性直流稳定电源是直流稳压源、直流稳流源和具有某种稳定性能直流电源的总称。程控直流稳压或稳流电源就是要求按照能直流电源的总称。程
37、控直流稳压或稳流电源就是要求按照预先编好的程序及给定值，由微机自动地控制以输出稳定值预先编好的程序及给定值，由微机自动地控制以输出稳定值的电压或电流。的电压或电流。9.4.2.1 程控串联调整型电压源程控串联调整型电压源n该电源的输出该电源的输出电压可连续调电压可连续调节，输出电压节，输出电压范围为范围为0-25V0-25V，电流变化范，电流变化范围围0-lA0-lA，稳定，稳定性为性为0 00505。9.4.2.2 程控串联调整型单向电流源n该电源可以输该电源可以输出出0-1A0-1A连续可连续可调的电流，负调的电流，负载电阻为载电阻为3030左右，电流调左右，电流调节的分辨力为节的分辨力为
38、0 025mA25mA，电，电流稳定度为流稳定度为 2.5 X 102.5 X 10-4-4。9-2 在在120导电角控制电路中导电角控制电路中(见图见图9-3)环形移位寄存器的环形移位寄存器的状态只能有六个，为什么？当因某种干扰出现其它状态，状态只能有六个，为什么？当因某种干扰出现其它状态，如如001110时，逆变器工作会出现什么情况？如何防止这时，逆变器工作会出现什么情况？如何防止这种情况的发生？种情况的发生？ 由于120导通型逆变器正常工作的条件是每相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管各导通 120，上、下桥臂晶体管导通状态相互间隔 60，而且各项之间的相位差为120，因而其开关导通状态只能有六
39、个。图9-3移位寄存器在LD脉冲作用下产生初始状态111100，在ub脉冲驱动下进行环形移位，刚好六个状态为一循环。当出现其它状态时，120导通型逆变器将不能正常工作。为避免这种情况发生，必须在给逆变器加电之前将环形移位寄存器置于初始状态。 9-3 180 导通型逆变器正常工作的必要条件是什么？导通型逆变器正常工作的必要条件是什么？n180导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠地换流，即每一相上、下桥臂主晶闸管交换导通时，必须经过短暂的全关断状态，以避免上、下两个主晶闸管同时导通的情况。根据180导通型开关状态的工作顺序，让微处理机通过一个并口周期输出开关状态值，驱动晶闸管导通或关断，即可让逆变
40、器工作。 9-4 简述典型简述典型PWM控制电路的基本结构。控制电路的基本结构。 典型的PWM控制电路主要有模拟式PWM控制电路和数字式PWM控制电路。 模拟式PWM控制电路主要由脉冲频率发生器和电压比较器构成，脉冲频率发生器一般用锯齿波发生器或三角波发生器。 数字式PWM控制电路主要由计数器和数字比较器或由定时电路和触发器构成。9-5 PWM控制电路在双极式工作时会不会发生控制电路在双极式工作时会不会发生电流断续现象？为什么？电流断续现象？为什么？n PWM控制电路在双极式工作时不会发生电流断续现象。因为四个大功率管分为两组，同一组中的两个晶体管同时导通、同时关断，两组晶体管之间交替地轮流导通和截止，电流可以反向，使得电枢电流始终是连续的。
