测控电路-第8章-连续信号控制电路课件.pptx

1、8.1 脉宽调制8.2 导电角控制8.3 变频控制电路8.1 脉宽调制8.2 导电角控制8.3 变频控制电路8.1脉宽调制(PWM)控制电路p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。p为什么采用脉宽调制,而不用电压调速?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;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

2、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;让电机始终处在有电状态,对于电机动态特性有利。8.1脉宽调制(PWM)控制电路p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-R2R3RPR1RLuPu0ucubECuLV电压-脉宽功率放大8.1.1 脉宽调制控制电路的工作原理电压-脉宽功率放大+N-R2R3RPR1RLuPu0ucubECuLV8.1.1 脉宽调制控制电路的工作原理pN的反相端输入三个信号：锯齿波或三角波调

3、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 uc0tOuPubuP+uc+u0c)uc0 c)uc1314PWM输出输出D7D0D0A0A0A1A1PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0PC7ABEcEcEc计数器计数器比较器比较器数据输入接口数据输入接口AB输出高电平输出高电平脉宽调制脉宽调制频率变换频率变换8.1.2 典型脉宽调制电路p数字式脉宽调制器 8.1.3 PWM功率转换电路p可逆和不可逆：可逆就是电机即可正转也可反转；不可逆就是电机只能一个方向转动。p反电动势

4、：是电机转动产生的，与转速有关。p自感电动势：流过电枢电流变化产生的感应电势。p电动：电机转动方向与流过电枢的电流方向相同。p制动：电机转动方向与流过电枢的电流方向相反。p回馈制动：流过电枢的电流与电机转动方向相反且流入电源，即将能量回馈给电源。1、简单的不可逆PWM控制电路 E加到电动机电枢两端加到电动机电枢两端 b）电流和电压波形电流和电压波形a）电路原理图电路原理图tOTVD1M-ubVD2V+iaED+ECiaua,EuaUaEDia靠靠VD1续流续流p工作原理b)电压电流波形电压电流波形a)电路原理图电路原理图ub1,ub4411-E2211tttttOOOOOub2,ub3TEia

5、uABia3（重载）（重载）（轻载）（轻载）4ub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaAB132、H型双极式可逆PWM控制电路 0t期间，期间，V1、V4饱和导饱和导通，通，V2、V3截止，截止，E加在电枢加在电枢AB两端，两端，UAB=+E；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。tEiRtiLED0ddaaaaTtEiRtiLEDaaaadd2、H型双极式可逆PWM控制电路 p双极式可逆双极式

6、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。当正脉冲宽度冲宽度T/2时，电枢两端的平均电压为正，电动机正转；当时，电枢两端的平均电压为正，电动机正转；当T/2时，平均时，平均电压为负，电动机反转；当电压为负，电动机反转；当=T/2时，平均电压为零，电动机停转。时，平均电压为零，电动机停转。2、H型双极式可逆PWM控制电路 8.1 脉宽调制8.2 导电角控制逆变器8.3 变频控制电路8.2.1 逆变器基本原理p在实际中使用更多的是交流电机p逆变器是一种将直流电能转变为交流电能的设备。为什么要逆变？为了控制的需要，例如变频、脉冲调宽。这里

7、需要大功率交流驱动。p逆变器的基本概念8.2.1 逆变器基本原理单向晶闸管单向晶闸管双向晶闸管双向晶闸管 阳极阳极 A 门极门极 G 阴极阴极 K 电极电极 MT2 门极门极 G 电极电极 MT1 p在逆变器中，要正常工作必须保持晶闸管之间的可靠换流。也就是说，晶闸管的通断，由外加触发电压控制。只要阳极A与阴极K之间的电流不小于其维持电流IH触发电压撤消后，仍保持导通8.2.1 逆变器基本原理 MVD3 A BCEC1VD1 VD5 V5V3 V1 V4VD4 V6VD6 V2 VD2 8.2.2 120导电角控制逆变器断通断通断V1断通120断断通通断通通通断断断通断断断通通tttttOOO

8、OOV4V3V6V5V2240480360600OtttttttE/2OOOOOOUCUBUAUA-BUC-AUB-CEEE-E-E/2-E-E/2E/2-E-E/2E/2-E/2E/2E/2E/2-E/2-E/28.2.2 120导电角控制逆变器Ub5Ub4Ub1Ub2Ub6DDQSD1DQQDSD2SD3DQD4SQDQRD5RD6光电耦合驱动电路光电耦合驱动电路STARTLDUb1 11 1Ub31111000111100011111110011100111001118.2.2 120导电角控制逆变器8.1 脉宽调制8.2 导电角控制8.3 变频控制电路p同步电机p异步电机pfn600)

9、1(60spfnp 电动机极对数；电动机极对数；f 定子电源频率定子电源频率(Hz)；n0 同步转速同步转速(r/min)；s转差率。转差率。通过调频可以在宽范围内实现无级调速通过调频可以在宽范围内实现无级调速 8.3.1基本原理和分类M+可控整流器可控整流器逆变器逆变器不控整流器不控整流器+M逆变器逆变器a)PAM控制方式控制方式b)PWM控制方式控制方式幅值控制幅值控制脉宽控制脉宽控制11144.4kfNE E1定子相电动势定子相电动势(V)；N1定子相绕组串联总匝数；定子相绕组串联总匝数；k1基波绕组系数基波绕组系数(VsWb-1)；每极气隙磁通每极气隙磁通(Wb)。111144.4kf

10、NEU 如电源电压U1不变，随着电源频率f增加，磁通将减小引起电动机输出转矩的减小，在调频同时需要调压 8.3.2 控制方式和特性p电动机每项的反电动势p忽略定子阻抗压降时，加到定子上的相电压 U/f调整器调整器电压电压调节器调节器环形环形计数器计数器压控压控振荡器振荡器电流电流调节器调节器发电路发电路脉冲脉冲变压器变压器逆变器晶逆变器晶闸管门极闸管门极控制电路控制电路整流器晶整流器晶闸管门极闸管门极控制电路控制电路VF指令指令-+-+移相触移相触CdV4V3VD5C6V1VD3VD1V6V5V2VD4VD6MVD2+可控整流器可控整流器 调频逆变器调频逆变器 电流电流检测检测器器电压电压检测

11、检测器器C5C1C3C2C4LIdABC8.3.4 AC-DC-AC变频器p串联二极管式电流型变频器CdV4V3VD5C6V1VD3VD1V6V5V2VD4VD6MVD2+可控整流器可控整流器 调频逆变器调频逆变器 U/f调整器调整器电压电压调节器调节器环形环形计数器计数器压控压控振荡器振荡器电流电流调节器调节器发电路发电路脉冲脉冲变压器变压器逆变器晶逆变器晶闸管门极闸管门极控制电路控制电路整流器晶整流器晶闸管门极闸管门极控制电路控制电路VF指令指令-+-+电流电流检测检测器器电压电压检测检测器器移相触移相触C5C1C3C2C4LIdABC+-+-电容充电极性如图电容充电极性如图p电压型变频器8.3.4 AC-DC-AC变频器VD6AV4V1VD5VD2V5VD1BV6C1VD4V3V2VD3C+不可逆整流器不可逆整流器 UV逆变器逆变器 UIM 调频调宽信号调频调宽信号8.3.5 PWM变频器p电压型*感谢聆听*本章结束测控电路教材编写组