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张国雄版测控电路PPTChapter8-6.ppt
三、同步式与异步式脉宽调制控制电路 所谓单极性是指载波信号与基准信号始终保持同极性的关系, 三、同步式与异步式脉宽调制控制电路 所谓单极性是指载波信号与基准信号始终保持同极性的关系, 正弦波处于正半周时,载波信号在正值范围内变化,产生正的调制脉冲列。 正弦波处于负半周时,产生负的调制脉冲列。 正弦波信号uc的正半波经整流电路输出,与三角波信号up比较产生正脉冲使功率晶体管V 1、V4 工作, 正弦波信号uc的负半波经倒相成正半波、再经整流后与三角波比较产生正脉冲使v2、v3 管工作,则在电动机AB 两端形成负的电压脉冲,波形如图 三、同步式与异步式脉宽调制控制电路 根据正弦波频率,可以确定产生调制脉冲的数目,也决定了晶体管的通、断次数。 如上图 正弦波正半周内,载波信号变化7次。产生7 个调制脉伸信号,V 1与V 4通、断7 次; 正弦波负半周内,产生另外的7 个调制脉冲信号,V2 与V 3通、断7 次。 正弦波调制特点: 在半个周期内,两边的脉冲宽度小,中间的脉冲宽度大,各脉冲的宽度基本上按正弦分布。 比单极性直流脉宽调制输出电压波形更接近于正弦 三、同步式与异步式脉宽调制控制电路 载波比N 载波频率fp与调制波频率fc之比 幅值比m 三角波up幅值Upm与正弦波uc 幅值Ucm 之比 m表示调节脉冲宽度的能力, m 愈大,uc幅值就愈小,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分为同步式调制控制与异步式调制控制。 1、同步式调制控制 载波比N为常数, 变频时,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和相位不变。 如果取N 等于3 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120 度的对称关系。 1、同步式调制控制 但是,当逆变器输出频率很低时,由PWM 产生的fp附近的谐波频率也相应降低。 这种频率较低的谐波通常不易滤除,使负载电动机产生较大的脉动转矩和较强的噪声. 这是同步式调制控制方式的主要缺点。 1、同步式调制控制 为克服上述缺点,一般采用分段同步调制的方法 即把逆变器的输出频率范围划分成若干个频段,每个频段内都保持载波比N 不变, 不同频段的载波比不相同。在输出频率的高频段采用较低的载波比,以使载波频率不致过高; 在输出频率的低频段采用较高的载波比,以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。 各频段的载波比都应取3 的整数倍且为奇数。 2、异步式调制控制 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N 不为常数,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的输出频率下,就不完全对称, 这种控制方式称为异步式脉宽调制控制方式。 2、异步式调制控制 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,每周内所包含的脉冲数增多,相应地可以减少负载电动机的转矩脉动,改善低频工作的特性。 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。 2、异步式调制控制 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及其相位都发生变化,很难保持三相输出间的对称关系,从而引起电动机工作的不平稳。 因此,在采用异步式调制方式时,应尽量提高载波频率,以使在调制信号频率较高时仍能保持较大的载波比,改善输出特性。 end * 如果负载所需的电流不太大,可采用图8-1所示的晶体管直流负载功率驱动电路。这里负载用ZL而不用RL表示,是强调该负载可以是电阻性负载,也可以是电抗性负载。当控制信号Ui为低电平时,I b较小, 晶体管V截止,负载ZL中电流IL为0;当控制信号Ui为高电平时,I b较大, 晶体管V导通(工作于饱和区),负载ZL中电流IL = (Ec-Uce) / ZL,Uce为晶体管V集电极与发射极间的饱和电压降。 VD是续流二极管,对晶体管V起保护作用。当驱动感性负载时,在晶体管关断瞬间,感性负载所存储的能量可通过VD的续流作用而泄放,从而避免被反向击穿 * 当所需的负载电流I L较大时,由于单个晶体管的? 值有限,Ib必须很大,以确保V导通时工作于饱和区。为减小对控制信号电流强度的要求,可采用达林顿器件(通常也称复合晶体管)构成功率驱动电路 * 图8-2a是VMOS及TMOS场效应管引出电极的内部关系简图,虚线框表示其封装范围。其中二极管VDS是在制造过程中形成的。与普通场效应管不同,如果在使用中将漏极D与源极S接反,会导致性能丧失或损坏。 图8-2b为典型的功率场效应晶体管直流负载功率驱动电路。当控制信号Ui小于开启电压UGS时,V
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