電機(jī)控制技術(shù)（不可逆PWM變換器）

——不可逆脈寬調(diào)制變換器電機(jī)控制技術(shù)目錄1.簡單不可逆PWM變換器11.1電路結(jié)構(gòu)22.1電路結(jié)構(gòu)51.2工作原理32.帶制動(dòng)電流通路的PWM變換器42.2工作原理6圖1-10簡單的不可逆PWM變換器-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)VDUs+UgCVTM+__E（a）電路原理圖

M1.1、無制動(dòng)作用的不可逆輸出PWM變換器直流電源電壓濾波電容器功率開關(guān)器件續(xù)流二極管這樣的電路又稱直流降壓斬波器。1.不可逆輸出PWM變換器11.2工作原理t0UgtonT在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)0≤

t<ton時(shí)，Ug為正，VT導(dǎo)通，電源電壓通過VT加到電動(dòng)機(jī)電樞兩端，id上升U,iidUsttonT0圖11.3-1簡單的不可逆PWM變換器-直流電-動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)VDUs+UgCVTM+__EVDUs+UgCVTidM+__EM21.2工作原理0UgtonT在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)ton

≤

t<T時(shí)，Ug為負(fù)，VT關(guān)斷，電樞失去電源，經(jīng)VD續(xù)流，id下降。idU,iidUsttonT01.3工作波形U,iUdEidUsttonT0圖1-10b電壓和電流波形0UgtonTUs+UgCVTidM+__EM2VD1電機(jī)兩端得到的平均電壓為1.4輸出電壓方程

改變（0≤

<1

）即可調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若令=Ud/Us為PWM電壓系數(shù)，則在不可逆PWM變換器

=

式中

=ton

/T為PWM波形的占空比，電機(jī)兩端得到的平均電壓為M+-VD2VT2VT1VD1ECUs+MVT2Ug2VT1Ug1圖1-11a有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM變換器id_2.1電路結(jié)構(gòu)在簡單的不可逆電路中電流不能反向，因而沒有制動(dòng)能力，只能作單象限運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)，必須為反向電流提供通路，如圖所示的雙管交替開關(guān)電路。2.有制動(dòng)電流通路的不可逆PWM-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)2.2工作原理與波形2.2.1一般電動(dòng)狀態(tài)在一般電動(dòng)狀態(tài)中，id始終為正值。設(shè)ton為VT1的導(dǎo)通時(shí)間，則一個(gè)工作周期有兩個(gè)工作階段：0≤

t≤

ton期間ton

≤

t≤T期間一般電動(dòng)狀態(tài)M+-VD2VT2VT1VD1E1CUs+MVT2Ug2VT1Ug10Ug1tonT0Ug2tonT在0≤

t≤

ton期間，Ug1為正，VT1導(dǎo)通，Ug2為負(fù)，VT2關(guān)斷。此時(shí)，電源電壓Us加到電樞兩端，電流id沿圖中的回路1流通。id_一般電動(dòng)狀態(tài)M+_VD2VT2VT1VD1E2CUs+MVT2Ug2VT1Ug1實(shí)際上是由VT1和VD2交替導(dǎo)通，雖然電路中多了一個(gè)功率開關(guān)器件，但并沒有被用上。0Ug1tonT0Ug2tonT在ton

≤

t≤

T期間，Ug1和Ug2都改變極性，VT1關(guān)斷，但VT2卻不能立即導(dǎo)通，因?yàn)閕d沿回路2經(jīng)二極管VD2續(xù)流，在VD2兩端產(chǎn)生的壓降給VT2施加反壓，使它失去導(dǎo)通的可能。id_b）一般電動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形U,iUdEidUsttonT0圖1-10b電壓和電流波形輸出波形：一般電動(dòng)狀態(tài)的電壓、電流波形與簡單的不可逆電路波形（圖1-11b）完全一樣。工作原理與波形2.2.2制動(dòng)狀態(tài)

在制動(dòng)狀態(tài)中，id為負(fù)值，VT2就發(fā)揮作用了。這種情況發(fā)生在電動(dòng)運(yùn)行過程中需要降速的時(shí)候。這時(shí)，先減小控制電壓，使Ug1的正脈沖變窄，負(fù)脈沖變寬，從而使平均電樞電壓Ud降低。但是，由于機(jī)電慣性，轉(zhuǎn)速和反電動(dòng)勢(shì)E還來不及變化，因而造成EUd

的局面，很快使電流id反向，VD2截止，VT2開始導(dǎo)通。M+_VD2VT2VT1VD1E4CUs+MVT2Ug2VT1Ug10Ug1tonT0Ug2tonT

制動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)周期分為兩個(gè)工作階段：在0≤

t≤

ton

期間，VT2關(guān)斷，－id

沿回路4經(jīng)VD1續(xù)流，向電源回饋制動(dòng)，與此同時(shí)，VD1兩端壓降鉗住VT1使它不能導(dǎo)通。_idM+_VD2VT2VT1VD1E3CUs+MVT2Ug2VT1Ug10Ug1tonT0Ug2tonT在ton

≤

t≤

T期間，Ug2變正，于是VT2導(dǎo)通，反向電流id

沿回路3流通，產(chǎn)生能耗制動(dòng)作用。

id_U,iUdEidUsttonT04444333VT2VT2VT2VD1VD1VD1VD1tUgO

輸出波形c）制動(dòng)狀態(tài)的電壓﹑電流波形M+_VD2VT2VT1VD1E3CMVT2Ug2VT1Ug1id_4在制動(dòng)狀態(tài)中，VT2和VD1輪流導(dǎo)通，而VT1始終是關(guān)斷的，此時(shí)的電壓和電流波形示于圖c。工作原理與波形2.2.3輕載電動(dòng)狀態(tài)有一種特殊情況，即輕載電動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)平均電流較小，以致在關(guān)斷后經(jīng)續(xù)流時(shí)，還沒有到達(dá)周期T，電流已經(jīng)衰減到零，此時(shí)，因而兩端電壓也降為零，便提前導(dǎo)通了，使電流方向變動(dòng)，產(chǎn)生局部時(shí)間的制動(dòng)作用。

在0≤

t≤

ton

期間:第1階段，VD1續(xù)流，電流–id

沿回路4流通；第2階段，VT1導(dǎo)通，電流id沿回路1流通；M+_VD2VD1ECMVT2Ug2VT1Ug13id_4210Ug1tonT0Ug2tonT在ton

≤

t≤T期間:

第3階段，VD2續(xù)流，電流id

沿回路2流通；第4階段，VT2導(dǎo)通，電流–id

沿回路3流通。輕載電動(dòng)狀態(tài)，一個(gè)周期分成四個(gè)階段：

在1、4階段，電動(dòng)機(jī)流過負(fù)方向電流，電機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)；在2、3階段，電動(dòng)機(jī)流過正方向電流，電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。因此，在輕載時(shí)，電流可在正負(fù)方向之間脈動(dòng)，平均電流等于負(fù)載電流，其輸出波形見圖1-11d。

輸出波形d）輕載電動(dòng)狀態(tài)的電流波形4123