09_连续信号控制电路.ppt

测控电路 控制电路 --- 控制执行机构运动的电路 常用的执行机构驱动器件 （1）电动机； （2）油（气）缸； （3）电磁机构（电磁铁、磁致伸缩）； （4）压电驱动； （5）热驱动； （6）其它（化学、生物、核等）。 电机是最采用的执行机构驱动器件 （1）可以驱动各种执行器件，用于各种场合； （2）行程大； （3）变速范围大； （4）输出力矩大； （5）控制灵活方便。 伺服电动机的类型 （1）直流电机 需要电刷 （2）交流电机 控制相对复杂，目前矢量控制理论和技术已较 成熟 （3）步进电机 运动不连续、不平稳 在数控技术高度发展的今天，为什么还要进行连续信号控制？ 许多驱动机构还需要连续信号控制，以获得平稳运动。 速度调节是控制中的一个重要问题 本章首先研究直流电机的速度调节与控制 然后研究交流电机的驱动、速度调节与控制 脉宽调制(Pulse Width Modulation)控制电路，通常称为PWM控制电路，是利用半导体功率晶体管或晶闸管等开关器件的导通和关断，把直流电压变成一系列幅值相等的电压脉冲，通过控制电压脉冲的宽度以达到变压目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种变换电路。 为什么采用脉宽调制,而不用电压调速? (1) 脉宽调制可以用于直流和交流电机调速,还可以与调 频相结合，通用性强; (2) 在电机驱动中功率放大器工作在非线性状态，脉 宽调制让功率放大器工作在开关状态，可以减小有 功功率消耗，获得较高的效率与较好的线性; (3) 让电机始终处在有电状态,对于电机动态特性有利。 脉宽调制控制电路包括电压-脉宽变换器和开关式功率放大器两部分。运算放大器N工作在开环或正反馈状态，实现把连续电压信号变成脉冲电压信号。二极管VD在V关断时为感性负载RL提供释放电感储能、形成续流回路。 N的反相端输入三个信号：锯齿波或三角波调制信号up,控制电压uc，负偏置电压u0，其作用是在uc=0时通过RP的调节使比较器的输出电压ub为宽度相等的正负方波。 uc0: 锯齿波过零提前，正半波比负半波窄 uc0: 锯齿波过零的时间后移，正半波比负半波宽 （一）锯齿波脉宽调制器 三角波发生器 功用 （1）电机驱动； （2）调速 工作原理 在轻载情况下可能断流 不能反转、不能制动（电流不能反向通过电枢） (二) 制动不可逆PWM控制电路 0≤tτ期间，V1、V4饱和导通，V2、V3截止，E加在电枢AB两端，UAB=+E； τ≤tT期间，V1、V4截止，但V2、V3并不能立即导通，电枢电流ia沿回路经VD2、VD3续流。 若电动机的负载较重，即电枢电流ia大，在续流阶段电流始终为正，则电动机始终工作在电动状态，ia只流经1、2两支回路，如图中“重载”情况所示。 若负载轻，则ia小，续流时电流可能很快衰减到零，于是V2、V3在电源电压和反电动势的共同作用下导通，电枢电流反向，沿回路3流通，电动机处于反接制动状态。 仅仅是制动，产生反向力矩，还不是反转。 在tT时，ub1、ub4变正，但由于电枢反电动势的作用，V1、V4不能立即导通，ia沿回路经VD4、VD1续流。反向电流ia降至零后，VD4、VD1切断，V1、V4导通。电流ia流经1、2、3、4四支回路。 双极式可逆PWM控制电路的可逆性由正、负脉冲电压的宽窄而定。当正脉冲宽度τT/2时，电枢两端的平均电压为正，电动机正转；当τT/2时，平均电压为负，电动机反转；当τ=T/2时，平均电压为零，电动机停转。 角逆变是整流的逆变换，就是把直流电变成交流电，常用于交流电动机的调速系统和不间断电流装置中。 在交流电动机的调速系统中，需要用导电角控制电路来控制逆变器晶闸管或功率晶体管的开关顺序和导通时间。 晶闸管或功率晶体管在一个变化周期中导通时间对应的相位角称为导通角或导电角。 二、180°导电角控制逆变器 图9-4 晶闸管三相桥式逆变器 图9-5 180o导通型逆变器输出电压波形 180?导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠地换流。所谓换流就是使负载电流换向，即让同一桥臂上主晶闸管由导通变为关断，下主晶闸管由关断变为导通。 即每一相上、下桥臂主晶闸管交换导通时，必须经过短暂的全关断状态，为避免同一桥臂的上、下两个主晶闸管同时导通，同一桥臂上、下两个晶闸管换流时必须留有一段时间，在这段时间里，上、下两管均不导通，即均处于关断状态，这段时间称为换流时间（一般为100～200us）。根据180°导通型开关状态的工作顺