第9章 连续信号控制电路.ppt

9.1 导电角控制逆变器 ■ 逆变：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。 图9-4 晶闸管三相桥式逆变器 180?导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠地换流。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，这段时间称为换流时间。 由于逆变器的输入是直流电源，主晶闸管的关断换流不能通过控制门电极电压来实现，而是通过辅助晶闸管来实现的。 A相换流过程波形如图9-7所示。由CA充放电，辅助晶闸管V7、V10通断和续流二极管VD1、VD4通断，来完成换流任务(V1通、V4断→V4通、V1断)。 图9-7 A相换流过程波形图 图9-8 PWM控制电路原理 9.2.2.1 锯齿波脉宽调制器 通过微处理机来实现数字脉宽调制的方法有两种： 在数字式脉宽调制器中，控制信号是数字量，其值确定脉冲的宽度，从而改变脉冲序列的占空比。 9.2.3 PWM功率转换电路 ■ 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(SPWM)。 ■ 特点：在正弦波的半个周期内，两边脉冲窄，中间脉冲宽，脉冲宽度基本上按正弦分布，脉冲数目由载波信号的频率确定。它比单极性直流脉宽调制的输出电压波形更接近于正弦。 ■ 在同步式调制控制方式中，载波比N=常数，即up与uc的频率同步变化，使输出脉宽调制信号的波形数和相位不变。如果取N等于3的倍数，则单相逆变器输出波形的正、负半波始终保持对称，三相逆变器的三相输出波形之间具有互差120?的对称关系。 ■ 缺点：输出频率很低时，由于相邻两脉冲间的间距增大，谐波会显著增加，使负载电动机产生较大的脉动转矩和较强的噪声。 ■ 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，即载波比N≠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。 9.2.3.3 H型双极式可逆PWM控制电路 双极式可逆PWM控制电路的可逆性(电机转动方向)由正、负脉冲电压ub宽窄决定。 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。图9-17所示波形是电动机正转时的情况。 ub1,ub4 4 1 1 -E 2 2 1 1 t t t t t o o o o o ub2,ub3 T τ E ia uAB ia 3 (重载) (轻载) 4 9.2.3.4 T型双极式可逆PWM控制电路 9.2.3 PWM功率转换电路 当 时，ub1为正， V1导通， ub2为负，V2截止，uAB=E； 当 时，ub1为负， V1截止， ub2为正，V2导通，uAB=-E。 当τT/2时，UAB0，电动机正转； 当τT/2时，UAB0，电动机反转； 当τ=T/2时，UAB=0，电动机停转。 T型PWM控制电路只适用于小功率低电压伺服电动机系统。 VD2 +E M 3 2 4 1 V2 V1 VD1 A B ub1 ub2 -E 9.2.4 同步式与异步式脉宽调制控制电路 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 UAB -uc uc uP u o -E ωt ωt π o E 倒相器 正弦波基准 信号振荡器 三角波 振荡器 半波整流 比较器 V1 M 比较器 V2 V3 V4 E C A B uP -uc 半波整流 uc UAB -uc uc uP u o -E ωt ωt π o E 9.2.4 同步式与异步式脉宽调制控制电路 当正弦波uc为正半周时，uc经半波整流电路输出与三角波up比较，产生正脉冲使V1V4工作，电机两端形成正脉冲电压UAB(ucup，V1和V4导通，UAB=E)； 倒相器 正弦波基准 信号振荡器 三角波 振荡器 半波整流 比较器 V1 M 比较器 V2 V3 V4 E C A B uP -uc 半波整流 uc 倒相器 正弦波基准 信号振荡器 三角波 振荡器 半波整流 比较器 V1 M 比较器 V2 V3 V4 E C A B uP -uc 半波整流 uc UAB -uc uc uP u o -E ωt ωt π o E