直流脉宽调速系统

1、直流调速系统第 2 章2.9 直流脉宽调速系统直流脉宽调速系统2.9.1 2.9.1 脉宽调制变换器脉宽调制变换器2.9.2 2.9.2 脉宽调速系统的控制电路脉宽调速系统的控制电路2.9.3 2.9.3 脉宽调速系统的特殊问题脉宽调速系统的特殊问题 自从全控型电力电子器件问世以后，自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（就出现了采用脉冲宽度调制（PWMPWM）的）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器- -直流电动机调速系统，简称直流脉宽调直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即速系统，即直流直流PWMPWM调速系统调速系统。n 概述

2、概述 PWM变换器的作用是：用变换器的作用是：用PWM调调制的方法，把恒定的制的方法，把恒定的直流电源电压直流电源电压调制成调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压系列，从频率一定、宽度可变的脉冲电压系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。电机转速。n 概述概述 与与V-MV-M系统相比，系统相比，PWMPWM系统在很多方系统在很多方面具有较大的优势：面具有较大的优势： 主电路简单，需用的功率元件少；主电路简单，需用的功率元件少； 开关频率高，电流容易连续，谐波少；开关频率高，电流容易连续，谐波少； 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；低速性能好，稳

3、速精度高，调速范围宽； 系统频带宽，响应快，抗干扰能力强；系统频带宽，响应快，抗干扰能力强； 主元件工作在开关状态，导通损耗小；主元件工作在开关状态，导通损耗小； 电源采用不控三相整流时，电网功率因数高。电源采用不控三相整流时，电网功率因数高。n 概述概述2.9.1 脉宽调制变换器脉宽调制变换器 脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器，简称式变换器，简称PWM变换器。变换器。 PWM变换器有变换器有可逆可逆和和不可逆不可逆两类，可两类，可逆变换器又有双极式、单极式和受限单极逆变换器又有双极式、单极式和受限单极式等多种电路。式等多种电路。 1. 不可逆不可逆PW

4、M变换器变换器无制动作用无制动作用图2.106 简单的不可逆PWM变换器电路 VDUs+UbCVTidM+_EM21滤波滤波续流续流n 电压和电流波形电压和电流波形U idUdEidUsttonT0udssondUUTtU改变 (0 10fc，从而，从而降低降低PWM变换器的迟延时间对系统性能的影响变换器的迟延时间对系统性能的影响；2. 开关频率开关频率 f 的选择的选择(3) 开关频率开关频率 f 还应高于系统中所有回路还应高于系统中所有回路的谐振频率，的谐振频率，防止引起共振防止引起共振； (4) 开关频率开关频率 f 的上限受电力电子器件的的上限受电力电子器件的开关损耗和开关时间的限制。

5、开关损耗和开关时间的限制。3. 泵升电压问题泵升电压问题C C PWM变换器的直流电源通常由交流电网经变换器的直流电源通常由交流电网经不可控的二极管整流器不可控的二极管整流器产生，并采用大电容产生，并采用大电容C滤滤波，以获得恒定的直流电压，电容波，以获得恒定的直流电压，电容C同时对感性同时对感性负载的无功功率起储能缓冲作用。负载的无功功率起储能缓冲作用。 /ACDC+- -Us整流器整流器斩波器斩波器n 泵升电压产生的原因泵升电压产生的原因 PWM变换器中的滤波电容变换器中的滤波电容C，其作用，其作用除滤波外，还有当电机制动时吸收运行系除滤波外，还有当电机制动时吸收运行系统动能的作用：由于直

6、流电源靠二极管整统动能的作用：由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电机制动时流器供电，不可能回馈电能，电机制动时只好对滤波电容充电，这将使电容两端电只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作压升高，称作“泵升电压泵升电压”。 电力电子器件的耐压能力限制着最高泵升电电力电子器件的耐压能力限制着最高泵升电压，因此电容量就不可能很小，一般几千瓦的调压，因此电容量就不可能很小，一般几千瓦的调速系统所需的电容量达到数千微法。速系统所需的电容量达到数千微法。 在大容量或负载有较大惯量的系统中，不可在大容量或负载有较大惯量的系统中，不可能只靠电容器来限制泵升电压，这时，可以采用能只靠电容器来限制泵升电压，这时，可以采用镇流电阻镇流电阻 Rpar 来消耗掉部分动能。分流电路靠开来消耗掉部分动能。分流电路靠开关器件关器件 VTpar 在泵升电压达到允许数值时接通。在泵升电压达到允许数值时接通。 n 泵升电压限制泵升电压限制n 泵升电压限制电路泵升电压限制电路过电压信号过电压信号UsRparVTparC+- -n 大容量系统泵升电压的限制大容量系统泵升电压的限制 对于更大容量的系统，为了提高效率，对于更大容量的