控制系统设计

1、控制系统设计一、动作控制方式及特点机电一体化产品的动作控制方式是指其执行机构从一点移动到另一点的过程中，对位 置、速度或加速度等的控制方式。（一）位置控制方式位置控制方式按其控制指令来分，有绝对值控制方式和增量值控制方式。绝对值控制方式是先确定基准坐标系，以此坐标系的坐标值为位置控制指令。而增量值控制方式则以从当前位置向下一个位置移动所需的移动量为控制指令。1、 步进电动机定位这种定位方式的结构最简单。它是以步进电机为执行单元，用对 应于所需移动动量的脉冲数驱动步进电动机进行定位的，常用于定位精神要求不太高的地方。由于步进电动机的启动脉冲频率有上限， 超过此频率就会出现丢步现象、 破坏脉冲与转

2、 角的比例关系，因此，在使用一定频率脉冲的情况下，难于提高动作速度。在采用计算机控制的机电一体化产品中， 使用计算机程序进行运算， 可在不丢步的范围内缓慢加速， 接近目 标位置时缓慢减速，达到目标位置时停止，提高了使用步进电动机时的运转速度。2、直流（或交流）伺服电动机定位（绝对值方式）对于高速度和高精度的定位，需采用反馈控制。检测位置反馈信号的位置检测传感器，也有绝对值和增量值两种控制方式。绝对值方式位置检测器多使用感应同步器、旋转变压器等，将检测的信号反馈给给指令输入端并与绝对值指令信号进行比较，通过控制使两者一致。图1为其原理框图，它由计算机发出位置指令信号，通过 D/A转换为模拟信号，

3、并与检测出的位置反馈信号进行比较。3、直流（或交流）伺服电动机定位（增量值方式）这是利用计算机的一种增量式脉冲控制直流（交流）伺服电动机的方式，其原理如图2所示。在直流伺服电动机上装有脉冲发生器，由于电动机只能转动相应于脉冲数转角，因此，用直流伺服电动机的高速响应性实现了类似于步进电动机的功能。这种方法是在要求高性能定位的机电一体化产品中常用的方 法。敢大往电动机位蚩反馈图1纯对值控制方武直流啊月民电动机定便图2増帶俏控制方武直涼伺服电动机定位（二）速度控制方式1、速度的模拟反馈控制速度的模拟控制原理如图 3所示。电动机为直流（或交流）伺服电动机，采用测速发电机产生的与电动机转速成比例的电压，

4、作为速度反馈信号。 其工作原理是利用电压比较电路，以设定电压Ui与测速发电机的输出电压 U3之差 U的形式求出庙宇转速与实际转速之差。如果实际转速比设定转速低，电压差就大，从而电枢电压U2增大，电动机转速也升高， 于是电动机就以规定电压与测速发电机输出电压大致相同时的转 速连续旋转。團3速度的極拟反馈控制逮度的囲6!反惯揑制庫團转速与时间的关系2、速度的数字反馈控制速度的数字反馈控制如图 4所示。这种控制方式为锁相闭控制，可以实现高精度的速度控制，适合于音频设备的速度控制。控制伺服放大器的输出与输入脉冲和速度反馈脉冲的相位差a成正比。速度指令脉冲采用频率为 f2脉冲系列，用相位比较器比较两个脉

5、冲信号的相位差，通过控制使其相尊达到一致，从而达到控制速度之目的。（三）伺服控制的分类按动力源来分，目前使用的伺服控制机构有电气伺服和电一液（气）伺服等类型。在电一液伺服控制机构中（见图 5），目标值Pi增加时，则它与位置反馈信号F0的偏差E为正，电一液伺服阀的滑阀离开中位右移，液压源的高压油流入油缸的左侧。同时，油缸右侧的油经伺服阀返回油箱，油缸活塞杆向右移动，用位置传感器（如电位器）检测活塞杆的位置， 传感器的输出为F0,当Fb与目标值F的偏差E为零时，伺服滑阀返回中位，活塞杆停止定位。JVUL遼度反惯处冲厂曲沖一生毋閨孑电-淞何脛聚统电气伺服机构也是以同样的方法进行位置控制的，如图6所示

6、。目标值 P增加，偏差信号E为正时，DC伺服电动机的伺服放大器产生驱动电流 I ,电动机转动，经减速器减速带 动负载转动。负载轴（或电动机轴）上装有角度传感器（如编码器），产生检测信号 Po与目标值Pi进行比较，负载轴（或电动机轴）一直 回转到偏差值E为零时停止。除上述根据动力源对伺服控制机构进行分 类外，还可以根据位置，速度及控制信号的处 理方法进行分类。对电气伺服机构来说，可分 为以下几种：1、模拟伺服控制如图7所示，偏差的运算及电动机的位置、速度信号等全部使用模拟 信号控制就是模拟伺服控制。用模拟运算回路 进行偏差的运算，用电位器进行位置检测，用 测速发电机进行速度检测。这种伺服方式是最

7、 早被采用的，也是最基本的伺服方式。閤&电岂伺虽垂统板根住制回路 T嗅拟伺服系统2、数字伺服控制如图8所示，DC伺服电动机的转角与速度全部用脉冲编码器检测，目标值与位置信号的偏差用计数器进行运算。这种使用数字控制回路进行偏差运算及位置与速度检测运算的方式就是数字DC伺服控制。控制位置时，首先由偏差计数器对指令脉冲计数，并通过D/A转换器将这个数字信号值变换成模拟信号输入到伺服放大器，伺服放大器的输出驱动DC伺服电动机转动。通过脉冲编码器将电动机的回转锊变换成脉冲信号，反馈到 偏差计数器，当反馈信号与指令信号的偏差为零时，电动机停止回转。又能由于电动机的回转速度与脉冲编码器的频率成比例，所以用F

8、/U （频率/电压）转换器将脉冲频率变换成直 流电压就可以等到速度信号。数控回路位置反期微型门每机3、软件伺服控制如图9所示，位置与速度反馈环的运算处理全部由微型计算机实时地用软件进行处理的伺服控制可以称为软件伺服。将脉冲编码器与测速发电机检测到的电动机转角与速度信号读入微型计算机，并用预先编好的计算机程序对上述信号（按着采样周期）进行实时运算处理，然后由计算机发出驱动电动机的信号。从确保伺服系统的稳定性来看， 也可以将速度信号的一部分直接反馈给伺服放大器。这种方法不但硬件结构简单，而且可以用软件灵活地对伺服系统做各种补偿，这是它的最大特点。 但是，因为微型计算机的运算程序直接插入到伺服系统中

9、，采样周期一长，对伺服系统的特性就有影响，不但使控制性能变 差，还使伺服系统变得不稳定。为此，就要求微型计算机对数据要具有高速运算和调整处理的能力。微型计算机图9软件伺服系统二、伺服驱动控制技术（一）步进电动机驱动电源步进电动机的运行特性与配套使用的驱动电源有密切关系。驱动电源由脉冲分配器和功率放大器组成，如图10所示。驱动电源是将变频信号源（计算机或数控装置等）送来的脉 冲信号及方向信号按照要求的配电方式自动地循环供给电动机各相绕组，以驱动电动机转子正反向旋转。变频信号源是可以提供从几赫兹（HL）到几万赫兹（HL）的频率信号连续可调的脉冲信号发生器。因此，只要控制输入电脉冲的数量和频率就可精

10、确控制步进电动机的转角和速度。hho步进电动机餾动电酒俎应图11眾三拍正反转桂制的詢那分配器電粒原珪图1、脉冲分配器步进电动机的各相绕组必须按一定的顺序通电才能工作。这种使电动机绕组的通电方式按一定规律变化的电子部件称为脉冲分配器或环形分配器。实现环形分配的方法有三种。一种是采用计算机软件利用查表或计算方法进行脉冲分配的环行分配器，简称“软环分”。表1为三相六拍分配状态，可将表中状态代码01H, 03H, 02H, 06H, 05H列入程序数据表中，通过软件可依次提取数据并经脉冲分配具有更多的优点。由于“软环分” 占用计算机的运行时间， 故会使插补一次的时间增加，易影响步进电动机的运行速度。另

11、一种是采用小规模集成电路（三个双稳态触发器）搭接成脉冲环形分配器，如图11所示为三相六拍环形分配器。第三种是采用专用环形分配器集成电路器件，如CH250即为一种三相步进电动机环形分配器，它可以实现三相步进电动机的各种环形分配，使用方便，接口简单。表1三相六拍分配状态转向1-2相通电CPCBA代码转向A000101HAB101103H正B201002H反BC311006HC410004HJCA510105HA000101H0-R2、 功率放大器从计算机输出口或从环形分配器输出的信号脉冲电流一般只有几个毫安，不能直接驱动步进电动机，必须采用功率放大器将脉冲电流进行放大，使其到几电培至十几安培，从而

12、驱动步进电动机运转。由于电动机各相绕组都是绕在铁心上的线圈，所以电感较大，绕组通电时，电流上升受到限制，因而影响电动机绕组电流的大小。绕组断电时， 电感中磁场的储能元件将维持绕组中已有的电流不能突变，在绕组断电时会产生反电动势， 为使电流尽快衰减，并释放反电动势，必须增加适当的续流回路。步进电动机所使用的功率放大电路有电压型和电流型。电压型又分为单电压型、 又电压型(高低压型)，电流型中有恒流驱动、 斩波驱动等。单电压电路如图12所示，图中W、W WB分别为步进电动机的三相绕组，每相绕组由一组放大器驱动。放大器输入端与脉冲环型分配器相连。没有脉冲输入时，功率放大器3DK4和3DK15均截止。绕

13、组中无电流通过，电动机不转；当A相通电，电动机转动一步。脉冲依次加入A B C三个输入端时，三组放大器分别 驱动不同的绕组，使电动机一步一步地转动。电路中与绕组并联的二极管D起续流作用，即在功放管截止时， 使储存在绕组中的能量通过二极管形成续流回路泄放，从而保护功放管。与绕组串联的电阻 R为限流电阻，限制通过绕组的电流不致超过其额定值，以免电动机过度发热甚至被烧坏。 R的阻值一般在520 Q范围内选取。该电路结构简单，但电阻 R 串在大电流回路中，要消耗能量，使放大功率降低，同时由于绕组电感L较大，电路对脉冲电流的反应较慢，因此，输出脉冲波形差、输出功率低。这种放大器主要用于对速度要求 不高的

14、小型步进电动机。 目前实际采用的电路大多选用改进型电路，如高低双电源供电， 恒流供电和斩波供方式，在应用过程中可参考相关资料。3、细分驱动 上述提到的步进电动机的各种功率放大电路都是按照环形分配器决定的分配方式，控制电动机各相绕组的导通或截止，从而使电动机产生步进运行，步距角的大小只有两种，即整步工作或半步工作。 步距角由步进电动机结构确定。如果要求步进电动机有更小的步距角或者为减小电动机振动、噪声等原因，可以在每次输入脉冲切换时，不是将绕组电流全部通入或切除， 而是分级地改变相应绕组中的电流大小，则电动机转子的每步运行也只有步距角的一部分。这里绕阴电流不是一个方波，而是阶梯波，额定电流是台阶

15、式的投 入或切除，若电流分成 n个台阶，则转子步距角普为正常值的1/n。这种将一个步距解细分成若干步的驱动方法称为细分驱动。细分驱动的特点是：(1) 在不改动电动机参数的情况下，能使步距角减小。但细分后的步距角精度不高， 功率放大电路也变得复杂；(2) 能使步进电动机运行平衡，提高匀速性，并能减弱或消除振荡。要实现细分，需要将绕组中的矩形电流波改成阶梯形电流波，即设法使绕组中的电流以若干个等幅等宽度阶梯上升到额定值，并以同样阶梯从额定值下降到零。图13 (a)为四阶梯细分电路原理，它利用4只功率晶体管作为开关元件，其基极开关电压UiU4的波形如图13(b)所示。在绕组电流上升过程中，4只功率晶

16、体管按顺序导通。 每导通一个，绕组中电流便上升一个台阶。步进电动机也跟着转动一小步。接高压Udd的晶体管，其作用是加快各晶体管导通初期绕组电流上升速度。在绕组电流下降过程中，4只功率晶体管按顺关断。为使每关断一个晶体管，电流都能 快速下降一个台阶，在关断任一个低压管前，可先将剩下的全部关断一段时间，使绕组通过泄放回路放电，然后再重新开通。(二) 微处理器的问世，给步进电动机控制器设计开辟了新的途径，各种单片微型计算机的迅速发展和普及， 为设计功能很强而价格低廉的步进电动机控制器提供了条件。使用微型计算机对步进电动进行控制有串行和并行两种方式。1、串行控制 具有串行控制功能的单片机系统与步进电动

17、机驱动电源之间具有较小的连线。在种系统中，驱动电源中必须含有环形分配器。控制方式如图14所示。2、并行控制 使用微机系统的数个端口直接控制步进电动各相的导通与截止，导通与截止的顺序通过软件来实现，因此可不用硬件环形分配器，步进电动机的转动方向由软件逻辑决定。这种控制方式（见图 15），简化了硬件结构，充分利用了计算机资源，但占用了计 算机的运行时间。（三）步进电动机速度控制对于点位控制系统，从起点至终点的运行速度都有一定要求。如果要求运行的速度小于系统的极限启动频率，则系统可以按要求的速度直接启动，运行至终点后可立即停发脉冲串而令其停止工作，系统在这样的运行方式下速度可认为是恒定的。但在一般情

18、况下，系统的极限启动频率是比较低的，而要求的运行速度往往较高。如果系统以要求的速度直接启动该 速度已超过极限启动频率而不能正常启动，可能发生丢步或根本不能运行的情况。系统运行起来之后，如果到达终点时突然停发脉冲串，令其立即停止，则因为系统的惯性原因，会发生冲过的现象，使点位控制发生偏差。因此在点位控制过程中，运行速度都需要一个加速一 恒速一减速一（低恒速）一停止的过程。如图16所示。各种系统在工作过程中，都要求加减速过程时间尽量短，而恒速埋单尽量长。特别是在要求快速响应的工作中，从起点至终点运行的时间要求最短，而恒速的速度最高。升速规律一般可有两种选择一是按照直线规律升速； 升速时加速度为恒值

19、， 转速不是很高的范围内， 矩将有所下降，如按指数规律升速，加速度的变化接近电动机输出转矩随转速变化的规律。对升速过程的控制有很多种方法，软件编程也十分灵活，技巧很多。此外，利用模拟 数字集成电路也可能实现升降速控制，但实现起来复杂且不灵活。（四）直流伺服电动机的控制方法直流伺服电动机在机电一体化设备中作为动力元件，其功能是将输入的受控电压 能量，转换为电枢轴上的角位移或错落角速度输出。直流伺服电动机用直流供电， 为调节电动机转速和方向， 需要对其直流电压的大小和方 向进行控制。目前常用可控硅直流调速驱动和晶体管脉宽调速驱动两种方式。要求步进电动机的转矩为恒值。 输出的转矩可认为基本恒定。二是

20、按指数规律升速。按直线规律 从电动机本身的矩一频特性来看， 在 但实际上电动机转速升高时，输出转/电流1、可控硅（SCR）直流驱动方式可控硅又称为晶闸管， 是一种大功率的半导体器件。既有单向导电的整流作用，又有可控的开关作用。可能用作整流电路给直流电动机供电，若将专用的触发电路与整流电路相结合起来，可以实现直流电动机的调速。（1）SCR是半控型器件，只能控制其开通，不能控制其关断。（2） 它的工作频率也不能太高（小于400Hz）,这限制了它的应用。（3）通态损耗小，控制功率大。（4）起开关作用时，没有机械抖动现象。20世纪70年代后期，可关断晶闸管（GTO ）、功率晶闸管（GTR）、功率场控晶

21、体管（功 率MOS FET、等全控型（既可控制开通又可控制关断）器件及其模块的出现和实用化使 得对电能的控制和转近进入崭新的领域。特别是20世纪80年代出现的绝缘门极双极晶体管（1GBT ）,兼有 GTR和功率 MOSFET两者的全部优点，因而获得广泛的应用。图17是它的结构示意图和图形符号。它是PNPN4层半层体3端器伯，有3个PN结、J2、J3； 3个引出电极A、K、G。电极名称： A为阳极：K为阴极；G为门极（也称控制极）。它的等效电路如图 17所示。门极电流Ig 的注入，使T2产生Ic2 , Ic2又使T1产生Ic1,这进一步增大了 T2的基极电流，从而加速了 晶闸管的饱和导通。对图1

22、7进行分析可行出如下三点结论：（1） 晶闸管导通必须具备两个条件：一是阳极A与阴极K之间要加正向电压 （图中为 Ua）；二是门极G与阴极K之间也要有足够的正向电压和正向电流（图中为 Ug和lc）。（2）晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，只要维持阳极电位高于阴极电位和阳极 电流Ia大于维持电流Ik就可继续导通。（3） 为使晶闸管关断，必须使阳极电流Ia减小到维持电流Ik以下，这只有使阳极电压 减小到零或者反射的方法来实现。普通晶闸管可以用于可控整流（ AC DC）电路，逆变（DC AC）电路和其他开关电 路。图18是单相全控桥式整流电路。图19是整流电压波形，其中 Ug是触发脉冲波形，a为触发

23、角，要由触发电路提供。所以整流电路的控制实际上就是触发控制角a的控制，在直流电动机的调速过程中实际上也是通过调整a角来进行控制的。2、晶体管脉宽调制（PWA）直流调速驱动晶体管脉宽调制直流调速系统与用频率信号作开关的晶闸管系统相比，具有以下特点：（1）由于系统主电源采用整流滤波，因而对电网波形影响小，几乎不产生谐波影响。（2） 由于晶体管开关工作频率很高（在2KHz左右），因此系统的响应速度和稳速精度 等性能指标都较好。（3）电枢电流的脉动量小，容易连接，不必外加滤波电抗器也可平衡工作。（4）系统的调速范围很宽，并使传动装置具有较好的线性。使用宽调速伺服电动机， 可达1000倍以上调速范围。（

24、5） 系统使用的功率元件少，线路简单，用4个功率三极管就可组成可逆式直流脉宽 调速系统。由于晶体管直流脉宽调速系统具有上述特点，所以它一出现就受到广泛的应用和重视， 发展非常迅速。晶体管PWM直流调速系统工作原理：晶体管 PWM直流调速系统，实际上是利用晶体 管的开关工作特性，调制恒定电压的直流源，按一个固定的频率来接通与断开放大器，并根据外加控制信号来改变一个周期内“接通”与“断开”时间的长短，使加在电动机电枢上电 压“占空比”改变，即改变电枢两端平均电压大小，从而达到控制电动机转速的目的。要了 解PWM调速系统的工作原理，关键要了解PWM放大器的工作原理。 PWM放大器都是由脉冲频率发生器

25、、电压一脉冲变换与分配器、功率放大器等部分组成，如图20所示。脉冲频率发生器可以是三角波脉冲发生器或者为锯齿波脉冲发生器，它的作用是产生一个频率发生器送来三角波电压 U。在其中混合后，产生一个宽度被调制了的开关脉冲信号。分配器的 作用是将电压一脉冲变换器输出的脉冲信号按一定的逻辑关系分别送到功率放大器的各个 晶体管基极，以保证各晶体管协调工作。功率放大器工作在开关状态，其对宽度被调制了的 脉冲信号进行功率放大以驱动主电路的功率晶体管。图21所示是一个电压一脉冲变换器线路及调制原理的波形图。当控制电压Ue为零时，输出电压 Ua和Ub的脉冲宽度相同，且等于T/2（ T为三角波的周期）。当Ue为正时

26、，Ua的宽度大于T/2，Ub的宽度小于T/2，如图 21（b）所示；当Ue为负时，情况则相反。由此可得到Ua、Ub两种不同的被调制直流电压。（五）交流伺服电动机的控制方法由于交流伺服电动机在结构上分为两类，因此在控制方式上也采用不同的方法。1、同步（SM）开明伺服电动机控制方法采用永久磁铁磁场的同步电动机不需要磁化电流控制，只要检测磁铁转子的位置即可， 故比IM型伺服电动机容易控制。转矩产生机理与直流伺服电动机相同。SM型伺服电动机的控制框图如图22所示。2、异步（IM ）型伺服电动机的控制方法感应式异步电动机结构坚固，制造简单，价格低廉，因而具有很好的发展前景，代表了将来的伺服技术的方向。

27、该电动机相对同步电动机伺服系统控制比较复杂，而且电动机低速运行时还存在着效率低、发热严重等有待克服的技术问题。该电动机常用的控制方法有：(1)矢量控制 即利用微处理器和计算机数控( CNC )对交流电动机作磁场的矢量控 制。把交流电动机的作用原理看作和直流电动机相似，像直流电动机那样实现转矩控制。M=C Mia式中Cm转矩系数；气隙磁通，Wb对于补偿较好的电动机， 电枢反应影响很小， 当激励电流不变时， 转矩与电枢电流成正 比，控制电流就等于控制转矩， 所以比较容易实现良好的动态性能。 而交流异步电动机的转 矩与转子电流I 2的关系为M=C m 12COS?式中，气隙磁通 ，转子电流12,转子

28、功率因数 COS?是滑差系数 S函数，难以直接控 制。比较容易控制的是定子电流11,而定子电流Il又是转子电流I2的折合值与激励电流 Io的矢量和。因此，要准确地动态控制转矩显然比较困难。矢量变换控制方式设法在交流电动机上模拟直流电动机控制转矩的规律，以使交流电动机具有同样产生控制电磁转矩的能力。矢量变换控制的基本思路是按照产生同样的旋转磁场这一等效原则建立起来的。众所周知，三相固定的对称绕组A、B、C,通以三相正弦平衡交流电流ia, ib, ic时，即产生转速为3 0的旋转磁通 ，如图23所示。产生旋转磁通不一定非要三相不可，除三相以外。二相、四相对称绕组，通以两相平衡电流ia和ib (时间

29、上相差90)时，所产生的旋转磁通，当旋转磁场的大小和转速都相等时，图23 (a)、(b)两套绕组等效。图 23(c)中有两个匝数相等、互相垂直的绕组 M和T,分别通以直流电流iM和iT,产生位置固定的磁通 。 如果使两个绕组以同步转速旋转，磁通也随着旋转起来，可以和图23 (a)、(b)绕组等效。当观察者站在铁心上和绕组一起旋转时，会认为是通以直流的互相垂直的固定绕组。如果取磁通的位置和M绕组的平面正交，就和等效的直流电动机绕组没有差别了，如图24所示，其中Fa是电枢磁势，F1是激磁磁势，绕组1-1是等效的激磁绕组， 绕组a-a是与带换向器的 电枢绕组等效的绕组。这时图23(c)中的M绕组，T

30、绕组相当于电枢绕组。这样以产生旋转磁场为准则，图23 (a)中三相绕组、图 23(b)的二相绕组与图 23(c)中的直流绕组等效。三相电流ia, ib, ic与i a i a以及iM和H之间存在着确定的关系，即矢量变换关系。要保持和为某一定值，则流ia, ib, ic必须按一定的规律变化。只要按照这个规律去控制三相电流ia, ib, ic,就可以等效地控制iM和达到控制转矩的目的，从而得到和直 流电动机一样的性能。如图24所示，矢量控制系统的工作原理如下：由插补器发出速度指令，在比较器与检 测器来的信号(经过D/A转换)相与之后，再经放大器磅出转矩指令 M( M=3/2Ksl2,式中， Ks为

31、比例系数，I2为电枢电流，为有效磁场束)，至矢量处理电路，该电路由转角计算回 路、乘法器、比较器等组成。另一方面，检测器的输出信号也被送到矢量处理电路中的转角计算回路，将电动机的回转位置Er变换成Sine,sin( e2n3)和sin(4 n3)信号，由矢量处理电路输出Msin E, Msin( & 2 M3)和Msin( E4 n3)3个电流信号，经放大并与电动机回路的 电流检测信号比较之后，经脉宽调制(PWM )电路放大之后，控制三相桥式晶体管电路，使交流伺服电动机按规定的转速旋转，并输出所需要的转矩值。检测器检测出的信号还可送到位置控制回路，与插补器来的脉冲信号进行比较，完成位置环控制。

32、60fP(1 _s)式中 n电动机转速，r/min ;?外加电源频率，Hz;P电动机极对数；S滑差率。要改变交流电动机的转速，则可根据实际需要，采用改变电动机极对数p、滑差率S或电动机的外加电源频率？三种方法。目前高性能的交流调速时电动机的最大转矩不变，需要 维持磁通恒定，这时就要求定子供电电压做相应调节。因此对交流电动机供电的变频器 （VFD一般都要求兼有调压调频两种功能。近年来，由于晶闸管以及大功率晶体管等半导体电力开关的问世，它们具有接近理想开关的性能，促使变频器迅速发展。 根据改变定子电压 U及定子供电频率的不同比例关系，具有不同的变频调速方法，从而研制了各种类型的大容量、高性能变频器

33、，使交流电动机调速系统在工业上得到推广应用。实现变频调速的方法很多，可分为交一直一交变频、交一交变频、脉宽调制（PWM变频等。PWA变频调速是最近发展起来的，其触发电路输出是一系列频率可调的脉冲波。脉冲的 幅值恒定而宽度可调，因而可以根据Ui/?1比值在变频的同时改变电压，并可按一定规律调制脉冲宽度，如按正弦波规律调制，这就是SPwMe频调速。SPW变频的工作原理可用图 24和图25加以说明。若希望变频输出为图 24（ a）所示的 正弦波电压，则它可以用图 24（ b）所示一系列幅值不变的矩形脉冲来等效，只要对应时间 间隔内的矩形脉冲的面积和正弦波与横轴包含的面积相等即可。可以理解，单位周波内的脉冲数越多，等效的精度越高，谐波分量也越小。与直流PWM目似，