第8章-連續(xù)信號控制電路

第8章連續(xù)信號限制電路作用：將溝通信號連續(xù)變換成直流信號，或者將直流信號連續(xù)逆換成溝通信號來達(dá)到限制目的?！?.1脈寬調(diào)制限制電路★■8.2導(dǎo)電角限制逆變器■8.2變頻限制電路限制電路—限制執(zhí)行機構(gòu)運動的電路常用的執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器件：（1）電動機；（2）油（氣）缸；（3）電磁機構(gòu)（電磁鐵、磁致伸縮）；（4）壓電驅(qū)動；（5）熱驅(qū)動；（6）其它（化學(xué)、生物、核等）。第8章連續(xù)信號限制電路電機是最接受的執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器件（1）可以驅(qū)動各種執(zhí)行器件，用于各種場合；（2）行程大；（3）變速范圍大；（4）輸出力矩大；（5）限制敏捷便利。第8章連續(xù)信號限制電路連續(xù)信號限制電路—將溝通信號連續(xù)變換成直流信號，或者是直流信號連續(xù)變換成溝通信號以達(dá)到限制目的。主要指直流電動機調(diào)速、溝通電動機調(diào)速、功率電源限制中的導(dǎo)電角限制電路、脈寬調(diào)制限制電路、變頻限制電路等。第8章連續(xù)信號限制電路速度調(diào)整是限制中的一個重要問題本章首先探討直流電機的速度調(diào)整與限制然后探討溝通電機的驅(qū)動、速度調(diào)整與限制第8章連續(xù)信號限制電路脈寬調(diào)制(PulseWidthModulation)限制電路，通常稱為PWM限制電路，是利用半導(dǎo)體功率晶體管或晶閘管等開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，把直流電壓變成一系列幅值相等的電壓脈沖，通過限制電壓脈沖的寬度以達(dá)到變壓目的，或者限制電壓脈沖寬度和脈沖列的周期以達(dá)到變壓變頻目的的一種變換電路。8.1脈寬調(diào)制(PWM)限制電路為什么接受脈寬調(diào)制,而不用電壓調(diào)速?(1)脈寬調(diào)制可以用于直流和溝通電機調(diào)速,還可以與調(diào)頻相結(jié)合，通用性強;(2)在電機驅(qū)動中功率放大器工作在非線性狀態(tài)，脈寬調(diào)制讓功率放大器工作在開關(guān)狀態(tài)，可以減小有功功率消耗，獲得較高的效率與較好的線性;(3)讓電機始終處在有電狀態(tài),對于電機動態(tài)特性有利。8.1脈寬調(diào)制(PWM)限制電路脈寬調(diào)制限制電路包括電壓-脈寬變換器和開關(guān)式功率放大器兩部分。8.1.1脈寬調(diào)制限制電路的工作原理電壓-脈寬功率放大∞++N-R2R3RPR1RLuPu0ucubECuLV二極管VD在V關(guān)斷時為感性負(fù)載RL供應(yīng)釋放電感儲能、形成續(xù)流回路。

運算放大器N工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)，實現(xiàn)把連續(xù)電壓信號變成脈沖電壓信號。其作用是在uc=0時通過RP的調(diào)整使比較器的輸出電壓ub為寬度相等的正負(fù)方波。電壓-脈寬功率放大∞++N-R2R3RPR1RLuPu0ucubECuLV8.1.1脈寬調(diào)制限制電路的工作原理N的反相端輸入三個信號鋸齒波或三角波調(diào)制信號up控制電壓uc負(fù)偏置電壓u0其頻率是主電路所需的開關(guān)調(diào)制頻率，一般為1~4kHz；其極性與大小隨時可變；

uc>0:

鋸齒波過零提前，正半波比負(fù)半波窄

uc<0:

鋸齒波過零的時間后移，正半波比負(fù)半波寬a)uc=0tOuPubb)uc>0tOuPubuP+uc+u0c)uc<0ttOttOtOOtOTτtOTτOTτuPubuP+uc+u0uP+uc+u0脈寬變更引起RL上平均電壓變更8.1.1脈寬調(diào)制限制電路的工作原理8.1.1脈寬調(diào)制限制電路的工作原理tt2T2TTTT+τT+τττOOuLuLULULEE通過PWM限制變更開關(guān)管在一個開關(guān)周期T內(nèi)的導(dǎo)通時間τ的長短，就可實現(xiàn)對RL兩端平均電壓UL大小的限制。PWM限制負(fù)載的波形圖∞++N-R2R3RPR1RLuPu0ucubECuLV8.1.2典型脈寬調(diào)制電路

脈寬（脈沖寬度）調(diào)制器是一個自動的電壓-脈寬變換器（亦稱V/W電路）對脈寬（脈沖寬度）調(diào)制器的基本要求死區(qū)小，調(diào)寬脈沖的前后沿的斜率大。其簡潔、牢靠，且不受外界干擾?？紤]與功率轉(zhuǎn)換電路的耦合問題。（一）鋸齒波脈寬調(diào)制器8.1.2典型脈寬調(diào)制電路鋸齒波發(fā)生器

51V26TRTHNE5554R7CT8V+N-+∞R1EcR2R3R4R5R10R7R6R8R9C1C2C3u0ucub+電壓比較器

改善線性確定電壓放電，形成鋸齒波提高輸出脈沖前后沿陡度無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器555定時器555定時器的結(jié)構(gòu)和工作原理低電平觸發(fā)端高電平觸發(fā)端電壓限制端復(fù)位端低電平有效放電端4.5～18V001①R=0時，Q=1、Q=0，uo=0，V導(dǎo)通。①R=0時，Q=1、Q=0，uo=0，V飽和導(dǎo)通。②R=1、UTH＞2UCC/3、UTR＞UCC/3時，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V飽和導(dǎo)通。＞2UCC/3＞UCC/30011①R=0時，Q=1、Q=0，uo=0，V飽和導(dǎo)通。②R=1、UTH＞2UCC/3、UTR＞UCC/3時，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V飽和導(dǎo)通。＜2UCC/3＞UCC/31001③R=1、UTH＜2UCC/3、UTR＞UCC/3時，RD=1、SD=1，Q、Q不變，uo不變，V狀態(tài)不變。11①R=0時，Q=1、Q=0，uo=0，V飽和導(dǎo)通。②R=1、UTH＞2UCC/3、UTR＞UCC/3時，RD=0、SD=1，Q=1、Q=0，uo=0，V飽和導(dǎo)通。＜2UCC/3＜UCC/31100③R=1、UTH＜2UCC/3、UTR＞UCC/3時，RD=1、SD=1，Q、Q不變，uo不變，V狀態(tài)不變。④R=1、UTH＜2UCC/3、UTR＜UCC/3時，RD=1、SD=0，Q=0、Q=1，uo=1，V截止。接通UCC后，UCC經(jīng)R1和R2對C充電。當(dāng)uc上升到2UCC/3時，uo=0，V導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到UCC/3時，uo又由0變?yōu)?，V截止，UCC又經(jīng)R1和R2對C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。555定時器的應(yīng)用——構(gòu)成無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器51V26TRTHNE5554R7CT8V+N-+∞R1EcR2R3R4R5R10R7R6R8R9C1C2C3u0ucub+（一）鋸齒波脈寬調(diào)制器8.1.2典型脈寬調(diào)制電路三角波發(fā)生器

+-N1+∞∞N2-++R3R1R2CRPR5R6R7R9R8R10R13R11R14R12R15R16R17R18VS1VS2VD1VD2baV1V2V3V4V5uc+Ecuo1-Ecuo2uPR4（二）三角波脈寬調(diào)制器

遲滯比較器

積分器

形成確定死區(qū)8.1.2典型脈寬調(diào)制電路自激振蕩

當(dāng)

時,對應(yīng)的uo值為輸出三角波的幅值Uom,即當(dāng)uo1=+Uz時

當(dāng)uo1=-Uz時

遲滯比較器反相積分器（二）三角波脈寬調(diào)制器

+1.2V-1.2Vttttttttt000000000uo1uo1uo1uo2uo2uo2uc-uPuc-uPuc-uPucuca)uc=0b)uc>0

c)uc<0

8.1.2典型脈寬調(diào)制電路8.1.2典型脈寬調(diào)制電路(三)數(shù)字式脈寬調(diào)制器限制信號是數(shù)字，其值確定脈沖的寬度。隨限制信號的變更而變更脈沖序列的占空比τ/T。當(dāng)維持調(diào)制脈沖序列的周期不變，通過變更脈沖的寬度，就能達(dá)到變更占空比τ/T的目的。用微處理機來實現(xiàn)數(shù)字脈寬調(diào)制極其簡潔，通常的方法有兩種：軟件方式硬件方式8.1.2典型脈寬調(diào)制電路用軟件方式來實現(xiàn)，即通過執(zhí)行軟件延時循環(huán)程序交替變更端口某個二進(jìn)制位輸出邏輯狀態(tài)來產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，設(shè)置不同的延時時間得到不同的占空比。優(yōu)點：簡潔、敏捷、省硬件缺點：須要占用CPU很多處理時間，對微處理機的速度要求很高，于實時系統(tǒng)和多任務(wù)系統(tǒng)限制不利；用硬件電路自動產(chǎn)生PWM信號，不占用CPU處理的時間。利用微處理器接口限制實現(xiàn)脈寬調(diào)制的PWM電路8255A分頻器譯碼器地址IOWIORRESETCSWRRESETRDD7916122CD4520465&36CD4585101572121556141119385411101115CP792CD4585PA7107414113>1314PWM輸出D7D0D0A0A0A1A1PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0PC7ABUcUcUcφABA<B，低電平A>B，高電平tOBtOTτPWM輸出A計數(shù)器比較器數(shù)據(jù)輸入接口輸出高電平脈寬調(diào)制頻率變換功用（1）電機驅(qū)動；（2）調(diào)速8.1.3PWM功率轉(zhuǎn)換電路

（2）按載波信號和基準(zhǔn)信號的頻率之間的關(guān)系分：（1）按調(diào)制脈沖的極數(shù)分：單極式雙極式分類同步式異步式幾個概念：（1）可逆和不行逆：可逆就是電機即可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)；不行逆就是電機只能一個方向轉(zhuǎn)動。（2）反電動勢：是電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的，與轉(zhuǎn)速有關(guān)。（3）自感電動勢：流過電樞電流變更產(chǎn)生的感應(yīng)電勢。（4）電動：電機轉(zhuǎn)動方向與流過電樞的電流方向相同。（5）制動：電機轉(zhuǎn)動方向與流過電樞的電流方向相反。（6）回饋制動：流過電樞的電流與電機轉(zhuǎn)動方向相反且流入電源，即將能量回饋給電源。8.1.3PWM功率轉(zhuǎn)換電路

8.1.3PWM功率轉(zhuǎn)換電路

幾個概念：可逆系統(tǒng)，分為單極式和雙極式驅(qū)動兩種。單極式驅(qū)動是在一個PWM周期內(nèi)，作用在電樞兩端的脈沖電壓是單一極性的；雙極式驅(qū)動是在一個PWM周期內(nèi)，作用在電樞兩端的脈沖電壓是正負(fù)交替的。8.1.3PWM功率轉(zhuǎn)換電路

直流電機的限制驅(qū)動轉(zhuǎn)動限制：在電機兩端加電壓正反轉(zhuǎn)限制：變更所加電壓的極性轉(zhuǎn)角限制：轉(zhuǎn)速限制：變更所加電壓的大小(H型雙極式橋路）用PWM調(diào)寬來變更電壓用D/A轉(zhuǎn)換器變更電壓變更通電時間（精度低）加測角傳感器進(jìn)行閉環(huán)限制（成本高）8.1.3PWM功率轉(zhuǎn)換電路

(一)簡潔的不行逆PWM限制電路（★）(二)制動不行逆PWM限制電路

(三)H型雙極式可逆PWM限制電路（★）(四)T型雙極式可逆PWM限制電路幾種限制變換電路電機只能單向轉(zhuǎn)動、調(diào)速。

電機只能單向轉(zhuǎn)動、調(diào)速、可以制動。

電機能雙向轉(zhuǎn)動、調(diào)速。電機可雙向轉(zhuǎn)動、調(diào)速，但須要正、負(fù)電源。電路組成工作原理簡潔的不行逆PWM限制電路a）電路原理圖VD1M-ubVD2V+iaED+ECV關(guān)斷時為電樞回路供應(yīng)釋放電感儲能形成續(xù)流回路消退電源在直流供電線路上的諧波電壓對電路的干擾功率開關(guān)由大功率晶體管V1和二極管Dl、D2組成。當(dāng)0≤t≤τ時，ub為正，V飽和導(dǎo)通，電動機兩端電壓ua=E；簡潔的不行逆PWM限制電路b）電流和電壓波形tOTτiaua,EuaUaEDiaEVD1M-ubVD2V+iaED+C電動機平均端電壓為：ρ——PWM電壓的占空比；變更ρ即可調(diào)速。當(dāng)τ≤t<T時，ub為負(fù)，V截止，ua=0，電動機電樞經(jīng)二極管VD1續(xù)流；ED——電動機反電動勢；R、L——電樞電路的電阻和電感靠VD1續(xù)流E加到電動機電樞兩端

簡潔的不行逆PWM限制電路在輕載（負(fù)載力矩小、ia?。顩r下可能斷流不能反轉(zhuǎn)、不能制動（電流不能反向通過電樞）制動不行逆PWM限制電路主控管協(xié)助管當(dāng)0≤t<τ時：ub1為正，V1飽和導(dǎo)通；ub2為負(fù)，V2截止，E加在電動機電樞兩端；ia順著回路1由A流向B；電動機工作在電動狀態(tài)。當(dāng)τ≤t<T時：ub2為正，ub1為負(fù)，V1截止，與E斷開，電樞中的自感電動勢使ia沿回路2續(xù)流，電動機仍為電動狀態(tài)，電動機電樞經(jīng)二極管VD1續(xù)流；此時，VD2使V2接著截止。所以，只要ia在ub1為負(fù)期間不衰減到0，電動機始終“電動”狀態(tài)。制動不行逆PWM限制電路但假如ia在ub1為負(fù)的期間內(nèi)衰減到0，則V2在τ≤t<T期間在ED和ub2的共同作用下飽和導(dǎo)通，在外力做功下，ia沿回路3由B流向A,與ED同向，產(chǎn)生能耗制動。直到t=T后，ub2為負(fù)，V2截止，在自感電動勢和反電動勢的作用下，ia沿回路4流淌，實現(xiàn)回饋制動。此時V1因VD1而截止。反向制動作用會使電動機轉(zhuǎn)速下降，直到ub1為正時，反相電流ia衰減到0，V1才飽和導(dǎo)通，電動機又進(jìn)入電動狀態(tài)。制動不行逆PWM限制電路此外，由于某種緣由，或者電動機工作在輕載狀況下，負(fù)載電流很小時，電動和制動狀態(tài)會交替出現(xiàn)。d)tOia34121τTt1t24d)電動和制動交替狀態(tài)電流波形H型雙極式可逆PWM限制電路限制方式上分為雙極式、單極式和受限單極式，這里以雙極式為例。雙極式驅(qū)動：T型和H型。T型有兩個開關(guān)管組成，接受正負(fù)電源，相當(dāng)于2個不行逆系統(tǒng)的組合，形態(tài)像T字，成為T型。開關(guān)管要承受較高的反向電壓，因此用于低壓小功率直流電機驅(qū)動中。H型形態(tài)像橋式電路，應(yīng)用較多VD2+EM3241V2V1VD1ABub1ub2-Eub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaAB13

0≤t<τ時，ub1、ub4高電平，ub2、ub3低電平，V1、V4飽和導(dǎo)通，V2、V3截止，E加在電樞AB兩端，UAB=+E；a)電路原理圖ub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaABH型雙極式可逆PWM限制電路τ≤t<T時，V1、V4截止，但V2、V3并不能馬上導(dǎo)通，電樞電流ia沿回路經(jīng)VD2、VD3續(xù)流，UAB=-E。b)電壓電流波形a)電路原理圖ub1,ub4411-E2211tttttOOOOOub2,ub3TτEiauABia3（重載）（輕載）4ub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaABH型雙極式可逆PWM限制電路若電動機的負(fù)載較重，即電樞電流ia大，在續(xù)流階段電流始終為正，則電動機始終工作在電動狀態(tài)，ia只流經(jīng)1、2兩支回路，如圖中“重載”狀況所示。H型雙極式可逆PWM限制電路b)電壓電流波形a)電路原理圖ub1,ub4411-E2211tttttOOOOOub2,ub3TτEiauABia3（重載）（輕載）4ub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaAB13若負(fù)載輕，則ia小，續(xù)流時電流可能很快衰減到零，于是V2、V3在電源電壓和反電動勢的共同作用下導(dǎo)通，電樞電流反向，沿回路3流通，電動機處于反接制動狀態(tài)。僅僅是制動，產(chǎn)生反向力矩，還不是反轉(zhuǎn)。a)電路原理圖ub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaABH型雙極式可逆PWM限制電路在t>T時，ub1、ub4變正，但由于電樞反電動勢的作用，V1、V4不能馬上導(dǎo)通，ia沿回路經(jīng)VD4、VD1續(xù)流。反向電流ia降至零后，VD4、VD1切斷，V1、V4導(dǎo)通。電流ia流經(jīng)1、2、3、4四支回路。雙極式可逆PWM限制電路的可逆性由正、負(fù)脈沖電壓的寬窄而定。當(dāng)正脈沖寬度τ>T/2時，電樞兩端的平均電壓為正，電動機正轉(zhuǎn)；當(dāng)τ<T/2時，平均電壓為負(fù)，電動機反轉(zhuǎn)；當(dāng)τ=T/2時，平均電壓為零，電動機停轉(zhuǎn)。H型雙極式可逆PWM限制電路H型雙極式可逆PWM限制電路H型雙極模式PWM功率轉(zhuǎn)換電路只須要單一電源供電，晶體管的耐壓相對要求較低，缺點電樞兩端電壓懸浮，不便于引出反饋，基極驅(qū)動回路數(shù)比T型電路多。高壓伺服電動機較普遍接受H型電路。T型雙極式可逆PWM限制電路當(dāng)0≤t<τ時：ub1為正，V1導(dǎo)通；ub2為負(fù)，V2截止，E加在電動機電樞兩端；當(dāng)τ≤t<T時：ub2為正，ub1為負(fù)，V1截止，V2導(dǎo)通，-E加在電動機電樞兩端，（1）當(dāng)限制信號為0時，τ=T/2，Ua=UAB=0，電動機宏觀上不轉(zhuǎn)，平均電流為零；（2）當(dāng)限制信號為正時，τ>T/2，Ua>0，電動機正轉(zhuǎn)；（3）當(dāng)限制信號為負(fù)時，τ<T/2，Ua<0，電動機反轉(zhuǎn)；T型雙極式可逆PWM限制電路這種電路結(jié)構(gòu)簡潔，但要求雙電源供電，且晶體管承受的反向電壓為電源的兩倍，因此，T型PWM限制電路只適用于小功率低電壓伺服電動機系統(tǒng)。8.1.3PWM功率轉(zhuǎn)換電路

直流電機的限制驅(qū)動轉(zhuǎn)動限制：在電機兩端加電壓正反轉(zhuǎn)限制：變更所加電壓的極性轉(zhuǎn)角限制：轉(zhuǎn)速限制：變更所加電壓的大小(H型雙極式橋路）用PWM調(diào)寬來變更電壓用D/A轉(zhuǎn)換器變更電壓變更通電時間（精度低）加測角傳感器進(jìn)行閉環(huán)限制（成本高）8.1.3PWM功率轉(zhuǎn)換電路

例：軟件方式的PWM應(yīng)用電路：8.1.4同步式與異步式脈寬調(diào)制限制電路上面介紹的均是直流脈寬調(diào)制限制方法，并不變更輸出電壓的頻率。這種調(diào)制方法在低頻輸出時，諧波所產(chǎn)生的影響比較大，使調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。8.1.4同步式與異步式脈寬調(diào)制限制電路在PWM限制中，常常用一系列等幅而不等寬的脈沖來代替正弦波，將正弦半波波形分成N等分，于是正弦半波可看成由N個彼此相連的脈沖所組成的波形。這些脈沖寬度相等，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦變更。8.1.4同步式與異步式脈寬調(diào)制限制電路依據(jù)采樣限制理論中，沖量（指窄脈沖的面積）相等而形態(tài)不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其作用效果基本相同的原理，把正弦半波N等分后形成的脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，8.1.4同步式與異步式脈寬調(diào)制限制電路讓矩形脈沖的中點與相應(yīng)正弦等分的中點重合，并使矩形脈沖和相應(yīng)正弦部分面積（沖量）相等，便得到正弦PWM波形。不難看出，各脈沖的寬度是按正弦規(guī)律變更的。由沖量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦波是等效的。對于正弦波的負(fù)半波，同樣可以得到PWM波形。8.1.4同步式與異步式脈寬調(diào)制限制電路利用能量等效原理，將正弦波轉(zhuǎn)換成與它能量等效的脈寬調(diào)制波形劃分N等份（N是偶數(shù)），脈寬:2π/N。等效代替：用一個脈沖幅度都等于UΔm、脈寬與其對應(yīng)的正弦波所包含的面積相等或成比例的矩形電壓脈沖來分別代替相應(yīng)的正弦波部分。要變更正弦波的幅值，只要按同一比例系數(shù)，變更各脈沖的寬度就可以。SPWM產(chǎn)生8.1.4同步式與異步式脈寬調(diào)制限制電路將這種脈沖寬度按正弦規(guī)律變更而和正弦波等效的PWM波形稱為SPWM波形。調(diào)制限制中，若載波信號為等腰三角波，基準(zhǔn)信號接受正弦波，則可形成SPWM限制。用于溝通電動機調(diào)速。為了保證溝通電動機的機械特性，須要進(jìn)行變壓變頻。單極性正弦波脈寬調(diào)制a)b)UAB倒相器正弦波基準(zhǔn)信號振蕩器三角波振蕩器半波整流電路比較器V1M半波整流電路比較器V2V3V4ECABuPuc-ucE-ucucuPuOO-Eωtωtπ8.1.4同步式與異步式脈寬調(diào)制限制電路單極性:指載波信號與基準(zhǔn)信號始終保持同極性的關(guān)系，即正弦波處于正半周時，載波信號在正值范圍內(nèi)變更，產(chǎn)生正的調(diào)制脈沖列。而正弦波處于負(fù)半周時，產(chǎn)生負(fù)的調(diào)制脈沖列。8.1.4同步式與異步式脈寬調(diào)制限制電路接受正弦波調(diào)制后的輸出電壓脈沖UAB具有以下特點：在半個周期內(nèi)，兩邊的脈沖寬度小，中間的脈沖寬度大，各脈沖的寬度基本上按正弦分布。它比單極性直流脈寬調(diào)制的輸出電壓波形更接近于正弦。同步式調(diào)制限制優(yōu)點：N為常數(shù)，即變頻時限制電路的三角載波頻率與正弦調(diào)制波的頻率要同步變更，從而保持脈寬調(diào)制信號波形數(shù)和相位不變。缺點:當(dāng)輸出頻率很低時，由于相鄰兩脈沖間的間距增大，諧波會顯著增加，使負(fù)載電動機產(chǎn)生較大的脈動轉(zhuǎn)矩和較強的噪聲。異步式調(diào)制限制當(dāng)三角載波信號頻率確定時，若只變更正弦波基準(zhǔn)信號的頻率，即讓載波比N不為常數(shù)，同樣可以變更輸出電壓的頻率，這樣正、負(fù)半周的脈沖數(shù)和相位在不同的輸出頻率下，就不完全對稱。把這種限制方式稱為異步式脈寬調(diào)制限制方式。優(yōu)點：在低頻輸出時，每周內(nèi)所包含的脈沖數(shù)增多，相應(yīng)地可削減負(fù)載電動機的轉(zhuǎn)矩脈動，改善了低頻工作的特性。缺點：當(dāng)載波比隨著輸出頻率的降低而連續(xù)變更時，使逆變器輸出電壓的波形及其相位都發(fā)生變更，很難保持三相輸出間的對稱關(guān)系，因而引起電動機工作的不平穩(wěn)。異步式調(diào)制限制8.2導(dǎo)電角限制逆變器在實際中運用更多的是溝通電機逆變器是一種將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闇贤娔艿脑O(shè)備。為什么要逆變？為了限制的須要，例如變頻、脈沖調(diào)寬。在溝通電動機的調(diào)速系統(tǒng)中，須要用導(dǎo)電角限制電路來限制逆變器晶閘管或功率晶體管的開關(guān)依次和導(dǎo)通時間。晶閘管或功率晶體管在一個變更周期中導(dǎo)通時間對應(yīng)的相位角稱為導(dǎo)通角或?qū)щ娊?。wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)008.2導(dǎo)電角限制逆變器首先，引入兩個重要的基本概念：觸發(fā)延遲角：從晶閘管起先承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或限制角。導(dǎo)通角：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度，用θ表示。逆變器的工作原理UCD0tK1

K2

K3

K4K1

K2

K3

K4ZCDCDUdUdZ8.2導(dǎo)電角限制逆變器在逆變器中，要正常工作必需保持晶閘管之間的牢靠換流。也就是說，晶閘管的通斷，由外加觸發(fā)電壓限制。只要陽極A與陰極K之間的電流不小于其維持電流IH，觸發(fā)電壓撤消后，仍保持導(dǎo)通。單向晶閘管雙向晶閘管

陽極A

門極G

陰極K

電極MT2

門極G

電極MT1

8.2導(dǎo)電角限制逆變器8.2導(dǎo)電角限制逆變器晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號晶閘管8.2導(dǎo)電角限制逆變器常用晶閘管的結(jié)構(gòu)螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)8.2導(dǎo)電角限制逆變器晶閘管正常工作時的特性總結(jié)如下：承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，僅在門極有觸發(fā)電流的狀況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就晶閘管都不會導(dǎo)通。承受正向電壓失去限制作用。要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下?！?/p>

MVD3

A

BCEC1VD1

VD5

V5V3

V1

V4VD4

V6VD6

V2

VD2

8.2.2120°導(dǎo)電角限制逆變器8.2導(dǎo)電角限制逆變器V1~V6：大功率管VD1~VD6：續(xù)流二極管其中，每一相上橋臂晶體管與下橋臂晶體管各導(dǎo)通120°電角度，上、下橋臂晶體管導(dǎo)通狀態(tài)相互間隔60°電角度，各相之間相位差為120°。斷通斷通斷V1斷通120°斷斷通通斷通通通斷斷斷通斷斷斷通通ωtωtωtωtωtOOOOOV4V3V6V5V2240°480°360°600°Oωt～

MVD3

A

BCEC1VD1

VD5

V5V3

V1

V4VD4

V6VD6

V2

VD2

接通依次：每隔60°，接通1－2－3－4－5－6

每管導(dǎo)通120°，同相的兩個管子不能同時導(dǎo)通8.2.1導(dǎo)電角限制逆變器斷通斷通斷V1斷通120°斷斷通通斷通通通斷斷斷通斷斷斷通通ωtωtωtωtωtOOOOOV4V3V6V5V2240°480°360°600°Oωt8.2.2120°導(dǎo)電角

限制逆變器斷通斷通斷V1斷通120°斷斷通通斷通通通斷斷斷通斷斷斷通通ωtωtωtωtωtOOOOOV4V3V6V5V2240°480°360°600°OωtωtωtωtωtωtωtE/2OOOOOOUCUBUAUABUCAUBCEEE-E-E/2-E-E/2E/2-E