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速,在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主而调压调速又以PWM调速为主。
PWM(脉冲宽度调制)是通过控制固定电压的直流电源开关频率,从而改变负载两端的电压,进而达到控制要求的一种电压调速方法。PWM可以应用在许多方面,如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小,从而控制电动机的转速。因此,PWM又被称为“开关驱动装置”。
32直流电动机PWM调速系统的构成
变压调速是直流调速系统的主要方法,调节电枢供电电压需要专门的可控直流电源。常用的可控直流电源有以下三种:
(1)旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。
(2)静止式可控整流器。用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。(3)直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不控整流电源供电,
f利用电力电子器件斩波或进行脉宽调制,产生可变的平均电压。
321直流斩波器或脉宽调制变换器
直流斩波器电动机系统的原理图如图31a所示,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31b,好像是电源电压Us在to
时间内被
接上,又在Tto
时间内被斩断,故称“斩波”。这样,电动机得到的平均电压为:
Ud

to
T
U
S

US
式中T晶闸管的开关周期;
(31)
to
开通时间;占空比,to
Tto
f,其中f为开关频率。
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。
与晶闸管电动机系统相比,PWM系统具有以下优越性:(1)主电路线路简单,需用的功率器件少;(2)开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗及发热都较小;(3)低速性能好,稳速精度高,调速范围宽,可达110000左右;(4)若与快速响应的电机配合,则系统频带宽,动态响应快,动态抗干扰能力强;(5)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;(6)r
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