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1、 PWM直流伺服系统 直流脉宽调速系统出现的历史背景 直流斩波器的根本结构与工作原理 几种典型PWM变换器的根本结构及工作原理 直流PWM调速系统的开环机械特性 PWM系统控制电路 PWM变换器的数学模型直流脉宽调速系统出现的历史背景直流脉宽调速系统出现的历史背景20世纪世纪70年代以前，以晶闸管为根底组成的相控整流装置是运动控制年代以前，以晶闸管为根底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，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，使其构成的使其构成的VM系统的性能受到一定的限制；系统的性能受到一定的限制；20世纪世纪70
2、年代以后，随着电力电子技术的开展，出现了全控型器件年代以后，随着电力电子技术的开展，出现了全控型器件门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管、电力场效应晶体管PowerMOSFET、绝缘栅极双极晶体管、绝缘栅极双极晶体管IGBT；直流电机控制领域向高精度方向开展；直流电机控制领域向高精度方向开展；PWM驱动装置在中小功率场合，有着晶闸管驱动装置无法比较的优驱动装置在中小功率场合，有着晶闸管驱动装置无法比较的优点，例如：调速范围宽、快速性好、电流波形系数好、功率因数好等。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。直流斩波器的根本结构与工作原理直流斩波器的根本结
3、构与工作原理1.直流斩波器的根本结构直流斩波器的根本结构 直流斩波器电动机系统原理图和电压波形2. 斩波器的根本工作原理斩波器的根本工作原理 在原理图中，在原理图中，VT 表示电力电子开关器件，表示电力电子开关器件，VD 表示续表示续流二极流二极管。当管。当VT导通时，直流电源电压导通时，直流电源电压Us 加到电动机上；当加到电动机上；当VT关断时关断时，直流电源与电机脱开，电动机电枢电流经，直流电源与电机脱开，电动机电枢电流经VD 续流，续流，两端电压接两端电压接近于零。如此反复，电枢端电压波形如图近于零。如此反复，电枢端电压波形如图 ，好似是电源，好似是电源电压电压Us在在ton 时间内被
4、接上，又在时间内被接上，又在T ton 时间内被斩断，故称时间内被斩断，故称“斩波。斩波。3. 输出电压计算输出电压计算电动机得到的平均电压为：电动机得到的平均电压为：几种典型几种典型PWM变换器的根本结构及工作原理变换器的根本结构及工作原理 1. 不可逆不可逆PWM变换器变换器工作状态与波形工作状态与波形2有制动的不可逆有制动的不可逆PWM变换器变换器工作状态与波形工作状态与波形2制动状态制动状态3轻载电动状态轻载电动状态二象限不可逆二象限不可逆PWM变换器在不同工作状态下的导通器件和电流回路与方向变换器在不同工作状态下的导通器件和电流回路与方向 2. 可逆可逆PWM变换器变换器工作状态与波
5、形工作状态与波形相关方程：相关方程：性能评价性能评价2单极式可逆单极式可逆PWM变换器变换器直流直流PWM调速系统的开环机械特性调速系统的开环机械特性 由于采用脉宽调制，严格地说，即使在稳态情况下，脉宽调速系统的转矩和转速也都是脉动的，所谓稳态，是指电机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态，机械特性是平均转速与平均转矩电流的关系。 采用不同形式的PWM变换器，系统的机械特性也不一样。对于带制动电流通路的不可逆电路和双极式控制的可逆电路，电流的方向是可逆的，无论是重载还是轻载，电流波形都是连续的，因而机械特性关系式比较简单，下面就分析这种情况。1带制动的不可逆电路电压方程带制动的不可逆电路电压方
6、程2 双极式可逆电路电压方程双极式可逆电路电压方程3机械特性方程机械特性方程PWM系统控制电路系统控制电路 1. 三角波发生器三角波发生器2、脉宽调制器及逻辑延时电路、脉宽调制器及逻辑延时电路3、基极驱动器、基极驱动器集成驱动电路集成驱动电路由由IR2103构成的半桥驱动器构成的半桥驱动器PWM变换器的数学模型变换器的数学模型本章小结本章小结不可逆不可逆PWM变换器变换器 可逆可逆PWM变换器：双极式、单极式和受限单极式。变换器：双极式、单极式和受限单极式。 直流脉宽调速系统的开环机械特性直流脉宽调速系统的开环机械特性思考题：思考题：1、何谓、何谓H型型PWM变换器的双极式、单极式和受限单极式变换器的双极式、单极式和受限单极式控制方式？在这几种控制方式下会不会出现电流断续现控制方式？在这几种控制方式下会不会出现电流断续现象？为什么？象？为什么？2、PWM直流调速系统主电路功率器件中为什么要反并联直流调速系统主电路功率器件中为什么要反并联二极管？如果二极管短路会产生什么后果？二极管？如果二极管短路会产生什么后果？3、单极式和双极式脉宽调制主要有哪些区别？、单极式和双极式脉宽调制主要有哪些区别？4、PWM直流调速系统有什么特点？直流调速系统有什么特点？
