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产线 ABB ACS800多传动系统介绍 一.传动基础 二.ACS800多传动系统结构 三. ACS800多传动控制原理 杨勇 一.传动基础 1.1 电力二极管、晶闸管、IGBT介绍 1.2 整流电路 1.3 逆变电路 1.4 PWM控制技术介绍 1.5 直流斩波电路 电力二极管 电力二极管(power diode) 自20世纪50年代就获得了应用，虽然是不可控器件，但结构和原理简单，工作可靠，至今仍然大量应用，在中、高频整流和逆变等电路场合，具有不可替代的作用。 电力二极管的结构和原理和电子电路中的二极管是一样的，都是以半导体PN结为基础。 当PN结外加正向电压时，电力二极管低阻导通；加反向电压时，高阻截止。 晶闸管 晶闸管(Thyristor )也被称为可控硅，是半控型器件。1957年开发并商业化后，便得到了广泛应用，从此开辟了电力电子技术的迅速发展和广泛应用的崭新时代。20世纪80年代以后，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件取代，但由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。 结构和符号： 晶闸管工作原理： 当撤销IG后，晶闸管由于内部已形成强烈正反馈会维持导通状态。若要关断晶闸管，必须去掉阳极所加的正向电压，或者给阳极施加反压，或者设法使晶闸管电流降的足够低。 由于通过其门极只能控制其开通，不能控制其关断，所以晶闸管被称为半控型器件。 晶闸管有一个重要的参数—断态电压临界上升率du/dt。若晶闸管两端电压上升过大，超过晶闸管的电压上升率的值，则会在无门极信号的情况下开通。 IGBT 绝缘栅双极型晶体管IGBT是80年代中期问世的一种新型复合电力电子器件，目前，IGBT的容量水平达(1200～1600A)/(1800～3330V),工作频率达40kHz以上。 IGBT是全控型器件，可通过栅极控制其开通或关断。 IGBT的结构、等效电路及符号: 1.2 整流电路 三相全控桥式整流电路 1）任何时候共阴、共阳极组各有一只元件同时导通才能形成电流通路。 2）将一周期相电压分为六个区间，每个区间60o，每个区间导通的元件不同。 3）共阴极组晶闸管VT1、VT3、VT5，按相序依次触发导通，相位相差120o，共阳极组晶闸管VT2、VT4、VT6，相位相差120o，同一相的晶闸管相位相差180o。每个晶闸管导通角120o。 1 三相桥式全控整流电路带电阻负载α=60 °时的波形 三相桥式全控整流电路带电感性负载 当α≤60o时电感性负载的工作情况与电阻负载时相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样；区别在于由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。 α＞60o时电感性负载时的工作情况与电阻负载时不同，由于负载电感感应电势的作用，ud波形会出现负的部分。图2-18为带电感性负载α=90o时的波形，可以看出，α=90o时，ud波形上下对称，平均值为零，因此带电感性负载三相桥式全控整流电路的α角移相范围为90o。 1.3 逆变电路 与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。 当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变； 当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。 如：逆变器把直流电转化成交流电供给电机，就为无源逆变。而把直流电回馈给电网，则为有源逆变。 1.3.1 有源逆变 三相桥构成的有源逆变电路 三相桥式整流电路有源逆变状态时的电压波形 1.3.2 无源逆变 S1、S4与S2、S3交替闭合，负载上的电流电压方向就会发生交替变化。 1.4 PWM控制技术介绍 PWM控制技术：对脉冲宽度进行调制的技术，通过对逆变电路中的开关器件作高频通、断控制，使逆变电路输出一系列等幅不等宽的脉冲，去等效一个所需要的电压或电流波形 。 主要特点：电路结构简单、动态响应快、控制灵活、调节性能好、成本低，可以得到相当接近正弦波的输出电压和电流。 正弦脉宽调制（SPWM）的基本原理 采样控制理论：冲量相等而形状不同的窄脉冲作用于惯性环节上时，其输出的响应基本相同，且脉冲越窄，输出响应的差异越小。（面积等效原理） 各脉冲的幅值相等，而脉冲的宽度是按正弦规律变化的，且和正弦波等效的PWM波形称为SPWM（Sinusoidal PWM）波形。 计算法：在给出正弦波的频率、幅值和半个周期内的脉冲数，就可以准确计算出PWM波形各脉冲的宽度和