测控电路-11第八章-连续信号控制电路2.ppt

第九章 连续信号控制电路 连续信号控制电路 将交流信号连续变换成直流信号，或者将直流信号连续变换成交流信号来达到控制的目的，实现这种控制的电路称为连续信号控制电路。 在实际应用中，连续信号控制电路主要是指直流电动机调速、交流电动机调速和功率电源控制中的导电角控制电路、脉宽调制控制电路、变频控制电路和电源程控电路等。 第一节 导电角控制逆变器 第二节 脉宽调制（PWM）控制电路 一、脉宽调制控制电路的工作原理 二、典型脉宽调制电路 三、PWM功率转换电路 (一) 简单的不可逆PWM控制电路 (二) 制动不可逆PWM控制电路 (三) H型双极式可逆PWM控制电路 (四) T型双极式可逆PWM控制电路 四、同步式与异步式脉宽调制控制电路 第一节 脉宽调制（PWM）控制电路 一、脉宽调制控制电路的工作原理 图9-9 锯齿波脉宽调制波形图 二、典型脉宽调制电路 脉宽（脉冲宽度）调制器是一个自动的电压-脉宽变换器(亦称V/W电路)。对它的基本要求是死区要小，调宽脉冲的前后沿的斜率要大，也就是比较器的灵敏度要足够高。 在设计脉宽调制器的实际电路时，应使其简单、可靠，且不受外界干扰。比较器的灵敏度与系统的控制模式、实际控制系统的具体要求等有关，应综合考虑，否则在整个系统的线路处理上会带来一定困难。同时还需考虑与功率转换电路的耦合问题。 典型电路 (一) 锯齿波脉宽调制器 (二)三角波脉宽调制器 (三)数字式脉宽调制器 (一) 锯齿波脉宽调制器 (二) 三角波脉宽调制器 (三) 数字式脉宽调制器 数字式脉宽调制器可随控制信号的变化而改变脉冲序列的占空比τ/T。在数字式脉宽调制器中，控制信号是数字，其值确定脉冲的宽度。当维持调制脉冲序列的周期不变，通过改变脉冲的宽度，就能达到改变占空比τ/T的目的。 用微处理机来实现数字脉宽调制极其容易，通常的方法有两种： 用软件方式来实现，即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号，设置不同的延时时间得到不同的占空比。 优点：简单、灵活、省硬件 缺点：需要占用CPU许多处理时间，对微处理机的速度要求很高，于控制不利； 用硬件电路自动产生PWM信号，不占用CPU处理的时间。 三、PWM功率转换电路 根据调制脉冲的极性可分为单极式和双极式调制两种； 根据载波信号和基准信号的频率之间的关系，又可分为同步式和异步式两种。 (一) 简单的不可逆PWM控制电路 (二) 制动不可逆PWM控制电路 (三) H型双极式可逆PWM控制电路 (四) T型双极式可逆PWM控制电路 (一) 简单的不可逆PWM控制电路 在这种简单的PWM控制电路中，电动机的电枢电流是不能反向流动的，即无制动工作状态，一般仅适用于快速性要求不高的场合。而且，这种电路在轻载(或空载)情况下还可能出现电枢电流断续的现象。 (二) 制动不可逆PWM控制电路 制动不可逆PWM控制电路 分析 电动状态 回路1 ub1为正 V1导通 ia:A--B 回路2 ub1为负 VD2导通ia:A--B 制动状态 回路3 ub1为负 V2导通 ia :B--A 回路4 ub1为正 VD1导通 ia :B--A (三) H型双极式可逆PWM控制电路 它由四个大功率晶体管和四个续流二极管组成。四个大功率管分为两组，V1和V4为一组，V2和V3为另一组。在基极驱动信号ub1=ub4，ub2=ub3=-ub1的作用下，同一组中的两个晶体管同时导通或同时关断，两组晶体管之间交替地轮流导通和截止，其工作时的输出电压和电流波形如图9-17b所示。 图中的1、2、3和4是指电流的回路。由于允许电流反向，所以双极式工作时电枢电流始终是连续的。 (四) T型双极式可逆PWM控制电路 图9-18 T型双极式PWM控制电路 四、同步式与异步式脉宽调制控制电路 定义：调制控制中，若载波信号为等腰三角波，基准信号采用正弦波，则称为正弦波脉宽调制，简称SPWM。 图9-19 单极性正弦波脉宽调制 单极性: 指载波信号与基准信号始终保持同极性的关系，即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。而正弦波处于负半周时，产生负的调制脉冲列。 采用正弦波调制后的输出电压脉冲UAB具有以下特点：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。它比单极性直流脉宽调制的输出电压波形更接近于正弦。 定义载波频率fp与调制波频率fk之比为载波比N，即N=fp/fk。用三角波up幅值Upm与正弦波uk幅值Ukm之比m=Upm/Ukm表示调节脉冲宽度的能力，m愈大，uk幅值就愈小，则等高不等宽脉冲宽度变窄，输