第七章(PWM)控制ppt课件

精选,1,第七章脉宽调制（PWM）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，把直流电压变成电压脉冲列，控制电压脉冲的宽度或周期达到变压目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频的目的的一种变换电路。多用在开关稳压电源、不间断电源(UPS)以及交直流电机调速等控制电路中。,精选,2,主要内容,一、脉宽调制控制电路的工作原理二、典型电压脉宽调制电路三、PWM功率转换电路四、同步式与异步式脉宽调制控制电路(自学),精选,3,一、脉宽调制控制电路的工作原理,式中ucm控制信号uc的最大值。,基本的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,up锯齿波或三角波调制信号，其频率是主电路所需的开关调制频率，一般为14kHz；uc控制电压，其极性与大小随时可变；u0负偏置电压，其作用是在uc0时通过调节Rp使比较器的输出电压Ub为宽度相等的正负方波。,精选,4,PWM控制负载的波形图,通过PWM控制改变开关管在一个开关周期T内的导通时间的长短，就可实现对RL两端平均电压UL大小的控制。,精选,5,二、典型脉宽调制电路（V/W转换器）,对脉宽（脉冲宽度）调制器的基本要求死区小，调宽脉冲的前后沿的斜率大。其简单、可靠，且不受外界干扰。考虑与功率转换电路的耦合问题。,精选,6,典型V-W转换电路,根据控制信号Uc形式来分(一)模拟式脉宽调制器锯齿波脉宽调制器三角波脉宽调制器(二)数字式脉宽调制器,精选,7,(一)锯齿波脉宽调制器,图7-4锯齿波脉冲宽度调制器,锯齿波脉宽调制器是由锯齿波发生器和电压比较器组成。,精选,8,精选,9,555定时器,555定时器的结构和工作原理,低电平触发端,高电平触发端,电压控制端,复位端低电平有效,放电端,4.518V,精选,10,0,0,1,精选,11,2UCC/3,UCC/3,0,0,1,1,精选,12,2UCC/3,UCC/3,1,0,0,1,1,1,精选,13,2UCC/3,UCC/3,1,1,0,0,精选,14,接通UCC后，UCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2UCC/3时，uo=0，V导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到UCC/3时，uo又由0变为1，V截止，UCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。,555定时器的应用构成无稳态触发器,精选,15,锯齿波V-W变换器,图7-4锯齿波脉冲宽度调制器,精选,16,(二)三角波V-W变换器,三角波发生器,单极性脉冲宽度比较电路,精选,17,当时,对应的uo值为输出三角波的幅值Uom,即,当uo1=+Uz时,当uo1=-Uz时,基型迟滞比较器,反相积分器,精选,18,精选,19,a)uc=0b)uc0c)ucT/2时，电枢两端的平均电压为正，电动机正转；当T/2时，电枢两端的平均电压为正，电动机正转；当T/2时，平均电压为负，电动机反转；当=T/2时，平均电压为零，电动机停转。T型控制电路结构简单，但要求双电源供电，且晶体管承受的反向电压较高，为电源电压的两倍。因此，T型PWM控制电路只适用于小功率低电压伺服电动机系统。,精选,35,小结,PWM控制电路的定义和工作原理，要求能绘出锯齿波脉宽调制波形图V-W变换器的结构、特点及工作原理PWM功率转换电路搞清楚可逆不可逆区别电路特点工作原理作业、思考：7-1,7-2,精选,36,简述典型PWM控制电路的基本结构。,典型的PWM控制电路主要有模拟式PWM控制电路和数字式PWM控制电路。模拟式PWM控制电路主要由脉冲频率发生器和电压比较器构成，脉冲频率发生器一般用锯齿波发生器或三角波发生器。数字式PWM控制电路主要由计数器和数字比较器或由定时电路和触发器构成。,精选,37,四、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。用于交流电动机调速。为了保证交流电动机的机械特性，需要进行变压变频。,精选,38,SPWM产生,利用能量等效原理，将正弦波转换成与它能量等效的脉宽调制波形划分N等份（N是偶数），脉宽:2/N。等效代替：用一个脉冲幅度都等于Um、脉宽与其对应的正弦波所包含的面积相等或成比例的矩形电压脉冲来分别代替相应的正弦波部分。要改变正弦波的幅值，只要按同一比例系数，改变各脉冲的宽度就可以。,精选,39,图9-19单极性正弦波脉宽调制,精选,40,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。,精选,41,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。,精选,42,（一）同步式调制控制,优点：N为常数，即变频时控制电路的三角载波频率与正弦调制波的频率要同步变化，从而保持脉宽调制信号波形数和相位不变。缺点:当输出频率很低时，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.,精选,43,（二）异步式调制控制,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，即让载波比N不为常数，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。,精选,44,优点：在低