《电机调速技术》项目一

电机调速技术绪论全课导航项目1认识直流调速系统项目2认识调压调速系统

和串级调速系统项目3认识变频调速系统项目4认识矢量控制调速系统项目5认识直接转矩控制调速系统项目6了解电机调速技术的应用项目一

认识直流调速系统直流调速系统的调速范围广、静差率小、稳定性高，因此在相当长的时期内，高性能的调速系统几乎都采用了直流调速系统。并且，直流调速系统在生产设备的控制系统中是最基本的拖动控制系统。项目导读通过对直流调速系统相关知识的学习，学生能够建立较为扎实的调速系统分析与设计能力。本项目主要介绍相位控制直流调速系统和脉宽调制直流调速系统的相关知识。项目导读目标知识目标了解相位控制直流调速系统的分类。掌握各类相位控制直流调速系统的组成、工作原理及特性。掌握脉宽调制直流调速系统的主电路、控制电路及机械特性。技能目标能够正确选择直流电动机调速电路的主要单元部件，并能正确连接电路。能够调试直流电动机的调速电路。素质目标树立勤奋踏实、拼搏进取、勇于担当的奋斗精神。培育崇实尚业、刻苦钻研、精益求精的工匠精神。培养勇于探索、敢为人先、知难而进、乐于奉献的创新精神。项目引入假设这样一个场景，如果世界上没有直流调速系统，那么地铁、磁悬浮列车将停止前进，电风扇、洗衣机不再运行，电梯、起重机无法升降……当这些需要直流调速系统的设备都退出我们生活的舞台时，你是否会感到惊慌？项目引入在工业部门中，还有许多重要的生产机械，如龙门刨床、可逆轧钢机等，也同样采用的是直流调速系统。直流调速系统在许多领域中都具有重要的作用，现在，就让我们开启直流调速系统的探索之旅。直流调速电动机的应用项目引入知识与技能要求项目内容认识直流调速系统学习程度识记理解应用学习任务单闭环有静差直流调速系统

●

单闭环无静差直流调速系统

●

双闭环直流调速系统●

可逆直流调速系统●

脉宽调制直流调速系统

●

实训任务调试直流电动机的调速电路

●自我勉励相位控制直流调速系统脉宽调制直流调速系统项目导航项目实施——调试直流电动机的调速电路项目工单—认识直流调速系统1．学生分组小组成员及分工情况班级

组号

指导教师

小组成员姓名学号小组分工组长

组员

以3～5人为一组，选出组长并进行分工，填入表中。项目工单—认识直流调速系统2．工作计划工作计划查阅相关资料并预习课本，了解直流调速系统的相关知识，并填入下表中：序号工作内容负责人

项目工单—认识直流调速系统3．工作准备实施过程中所需的工具和器材等信息将实施过程中所需的工具和器材等信息填入表中。序号名称规格与型号单位数量备注

项目工单—认识直流调速系统4．工作实施工作实施过程记录表按照工作计划，将实施步骤、实施内容及遇到的问题、解决办法等记录于表中。序号实施步骤实施内容及遇到的问题解决办法

1.1

相位控制直流调速系统相位控制直流调速系统单闭环直流调速系统单闭环有静差直流调速系统单闭环无静差直流调速系统双闭环直流调速系统可逆直流调速系统1.1相位控制直流调速系统相位控制直流调速系统一般是采用普通晶闸管相控整流装置供电的直流调速系统（即晶闸管-电动机调速系统，简称V-M系统）。1.1.1单闭环有静差直流调速系统单闭环有静差直流调速系统是在负反馈基础上组成的系统，其输出量负反馈的传递路径构成一个闭合的回路，因此其是闭环调速系统。1.1.1单闭环有静差直流调速系统在单闭环有静差直流调速系统中，若被调节量是转速，则构成转速负反馈控制的直流调速系统，即转速负反馈调速系统，下面将以转速负反馈调速系统为例进行介绍。问题引入想一想，转速负反馈调速系统的各个组成部分分别可以起到怎样的作用？1.1.1单闭环有静差直流调速系统1．转速负反馈调速系统的组成和工作原理单闭环调速系统电压比较环节晶闸管整流器触发器电动机给定电源测速发电机放大器转速负反馈调速系统因为只有一个转速负反馈环转速负反馈调速系统的组成1.1.1单闭环有静差直流调速系统1．转速负反馈调速系统的组成和工作原理转速负反馈调速系统1.1.1单闭环有静差直流调速系统2．转速负反馈调速系统的静态特性分析转速负反馈调速系统静态特性的目的，就是要找出静态速降，扩大调速范围，从而改善系统的调速性能。1.1.1单闭环有静差直流调速系统2．转速负反馈调速系统的静态特性当直流电源和电位器的等效电阻，以及各环节的非线性因素均忽略时，转速负反馈调速系统中各环节的静态关系如下。1.1.1单闭环有静差直流调速系统2．转速负反馈调速系统的静态特性根据上述静态关系，可画出图中所示。图中各方块的符号代表该环节的放大系数。由系统静态结构图可以导出系统的静态特性方程，即：转速负反馈调速系统的静态结构图1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较闭环系统的静态特性表示闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的静态关系，它在形式上与开环系统的机械特性类似，但本质上却大不相同，因此称为“静态特性”以示区别。1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较如果将转速负反馈调速系统的反馈回路断开就变成了开环系统，其机械特性方程为:1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较当闭环系统的开环放大系数

很大时，比小得多，即闭环系统的静态特性比开环系统的机械特性硬得多。1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较直流调速系统的静态速降是由电枢回路电阻压降引起的，系统闭环后这个电阻并没有减小，那么闭环系统静态特性变硬的实质是什么呢？头脑风暴1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线3．开环系统机械特性与闭环系统静态特性的比较1.1.1单闭环有静差直流调速系统闭环系统静态特性曲线和开环系统机械特性曲线1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈直流电动机在全电压启动时会产生很大的冲击电流，如果没有专门的限流措施，将会烧坏晶闸管。1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈要限制电流不超过其允许值，保持电流基本不变，应引入电流负反馈，但这种限流作用应只在启动和堵转时存在，在正常运行时应取消，否则静态特性将变得太软而无法工作。这种当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈称为电流截止负反馈。（a）采用二极管1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈（a）采用二极管1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈（a）采用二极管1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈（b）采用稳压管1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈带电流截止负反馈的直流调速系统的静态特性曲线转折点堵转点1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈带电流截止负反馈的直流调速系统的静态特性曲线堵转点1.1.1单闭环有静差直流调速系统4．直流调速系统的限流保护——电流截止负反馈带电流截止负反馈的直流调速系统的静态特性曲线1.1.2单闭环无静差直流调速系统单闭环有静差直流调速系统采用的是比例调节器，其控制作用需要偏差来维持，静差只能设法减小，无法从根本上消除。要实现无静差调速，放大器则应采用积分调节器或比例积分调节器。在实际应用中，为使系统的响应加快，一般会采用比例积分调节器。想一想，当输入出现偏差时，有怎样的解决方法？问题引入当输入出现偏差时，积分控制的输出只能逐渐增加，因此系统的动态响应较慢。从控制的快速性上看，积分控制弱于比例控制。若既要静态精度高，又要动态响应快，则可以将以上两种控制规律结合起来，取长补短，于是就组成了比例积分调节器，即PI调节器。知识链接1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统1．比例积分调节器的电路结构及控制规律比例积分调节器的电路结构1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理采用比例积分调节器的单闭环无静差直流调速系统转速负反馈电流截止负反馈组成如下：采用比例积分调节器的单闭环无静差直流调速系统1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理采用比例积分调节器的单闭环无静差直流调速系统1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理采用比例积分调节器的单闭环无静差直流调速系统1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程1.1.2单闭环无静差直流调速系统2．单闭环无静差直流调速系统的工作原理比例积分调节器的抗扰调节过程有静差和无静差的本质区别是什么？头脑风暴1.1.3双闭环直流调速系统（a）理想启动过程1.1.3双闭环直流调速系统（b）带电流截止负反馈的启动过程1.1.3双闭环直流调速系统（b）带电流截止负反馈的启动过程1.1.3双闭环直流调速系统作用能够做到既有转速和电流两种负反馈作用限制转速和电流两种负反馈作用只能分别在不同的阶段起主要作用1.1.3双闭环直流调速系统1．双闭环直流调速系统的组成和工作原理本节以转速、电流双闭环直流调速系统为例，介绍双闭环直流调速系统，如图所示。ASR—转速调节器；ACR—电流调节器；UPE—电力电子变换器；TA—电流互感器。转速、电流双闭环直流调速系统1.1.3双闭环直流调速系统1．双闭环直流调速系统的组成和工作原理该系统中设置有两个相串联的调节器，分别用于调节转速和电流。其中，电流负反馈环节组成的闭环为电流环，电流环是内环，负责控制电动机的电枢电流；转速负反馈环节组成的闭环为速度环，速度环是外环，负责控制电动机的转速。ASR—转速调节器；ACR—电流调节器；UPE—电力电子变换器；TA—电流互感器。转速、电流双闭环直流调速系统1.1.3双闭环直流调速系统1．双闭环直流调速系统的组成和工作原理1.1.3双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统的静态结构图2．双闭环直流调速系统的静态特性1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性当比例积分调节器饱和时，输出电压为恒值，输入量不再影响输出值，除非输入信号反向使比例积分调节器所在的闭环成为开环。双闭环直流调速系统的静态结构图1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性双闭环直流调速系统的静态结构图1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性1）转速调节器不饱和为双闭环直流调速系统的静态特性方程，式中，转速等于理想空载转速。1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性1）转速调节器不饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性2）转速调节器饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性2）转速调节器饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性2）转速调节器饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性2）转速调节器饱和双闭环直流调速系统的静态特性曲线1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性3）双闭环直流调速系统静态参数的计算双闭环直流调速系统的静态结构图1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性3）双闭环直流调速系统静态参数的计算1.1.3双闭环直流调速系统2．双闭环直流调速系统的静态特性3）双闭环直流调速系统静态参数的计算这些关系反映了比例积分调节器的特点：双闭环直流调速系统的静态结构图静态输出量由其后面环节的需要决定，即后面的环节需要比例积分调节器提供多大的输出量，它就能提供多大，直到饱和为止。1.1.3双闭环直流调速系统3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统的动态结构图转速调节器的传递函数电流调节器的传递函数1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程3．双闭环直流调速系统的动态特性1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统1）启动过程分析3．双闭环直流调速系统的动态特性双闭环直流调速系统突加给定电压启动时转速和电流的动态过程1.1.3双闭环直流调速系统2）动态抗干扰性能分析3．双闭环直流调速系统的动态特性一般来说，双闭环直流调速系统具有较好的动态性能。双闭环直流调速系统的动态抗干扰性能抗负载扰动抗电网电压扰动1.1.3双闭环直流调速系统2）动态抗干扰性能分析3．双闭环直流调速系统的动态特性对于负载扰动，由于处在电流环之外，只能依靠转速调节器来产生抗负载扰动的作用，实现转速无静差，其抗干扰性能与单闭环直流调速系统基本相同。1.1.3双闭环直流调速系统2）动态抗干扰性能分析对于电网电压扰动，由于双闭环直流调速系统中增设了电流内环，电压波动可以通过电流负反馈进行调节，不用等它影响到转速以后再反馈。因此，在双闭环直流调速系统中，由电网电压扰动引起的动态速降比单闭环直流调速系统小得多。3．双闭环直流调速系统的动态特性前面介绍的V-M系统受晶闸管单向导电性的限制，电枢电压的极性和电磁转矩的方向都不能改变，所以电动机的旋转只有一个方向。1.1.4可逆直流调速系统但许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，还需要快速地启动和制动。可逆直流调速系统不仅能够实现电动机的正反向运行，还能够缩短制动时间并将系统的机械能转换成电能回馈电网，节约能量。1.1.4可逆直流调速系统根据电动机理论，改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电动机的旋转方向。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路实现直流电动机可逆运行的电路有两种：电枢反接可逆电路励磁反接可逆电路中大功率的可逆调速系统一般采用两组晶闸管装置组成的可逆电路。当电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电；反转时，由反组晶闸管装置VR供电。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路1）电枢反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路两组晶闸管分别由两套触发装置控制电动机的启、制动和升、降速。但是，不允许让两组晶闸管同时处于整流状态，否则将造成电源短路。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路1）电枢反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路在电枢反接可逆电路中，由于电枢回路容量大，所用晶闸管功率大、数量多、投资较大，但电枢回路电感小，切换速度快，因此适用于要求过渡过程时间短且启、制动频繁的生产机械。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路1）电枢反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路在励磁反接可逆电路中，电动机的电枢回路采用一组晶闸管装置供电，而磁场绕组采用另一组晶闸管装置供电，利用晶闸管作为开关进行磁场电流的切换，以改变电动机的转向。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路2）励磁反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路该电路也可以采用两组晶闸管反并联供电的方式来改变励磁方向，从而达到改变电动机转向的目的。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路2）励磁反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路在励磁反接可逆电路中，由于励磁功率仅占电动机额定功率的1%～5%，因此所需晶闸管装置的容量小、投资少、效益高。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路2）励磁反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路但由于励磁绕组的电感较大，励磁反向的过程较慢且电动机不允许在失磁的情况下运行，因此控制系统相对复杂一些，只适用于正、反转不太频繁的大容量生产机械。1.1.4可逆直流调速系统1．实现可逆运行的电路2）励磁反接可逆电路采用正反两组晶闸管装置组成的可逆电路1.1.4可逆直流调速系统2．晶闸管装置的整流和逆变状态1.1.4可逆直流调速系统2．晶闸管装置的整流和逆变状态采用两组晶闸管装置供电的可逆系统，当正组晶闸管装置VF处在整流状态时，电动机工作在正转状态。当电动机正向制动时，可让反组晶闸管装置VR处于逆变状态。1.1.4可逆直流调速系统2．晶闸管装置的整流和逆变状态当逆变电压小于电动机感应电动势时，则可通过反组晶闸管装置VR将电动机旋转的机械能回馈电网，这种制动方式称为回馈制动。1.1.4可逆直流调速系统2．晶闸管装置的整流和逆变状态回馈制动可以节约大量的能量，对于大功率的拖动系统，即使其是不可逆运行，为实现回馈制动，也需要采用可逆电路。1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态可逆直流调速系统的工作状态正向运行正向制动反向运行反向制动1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态1）正向运行（a）正向运行1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态2）正向制动（b）正向制动1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态3）反向运行电动机的反向运行与正向运行类似，只是两组晶闸管装置的工作状态互相交换，正组晶闸管装置VF处于阻断状态，反组晶闸管装置VR处于整流状态，电动机工作在反转状态，如图（c）所示。（c）反向运行1.1.4可逆直流调速系统3．可逆直流调速系统的工作状态4）反向制动如图（d）所示，如果电动机由反转状态进入制动状态，则可使反组晶闸管装置VR处于阻断状态，正组晶闸管装置VF处于逆变状态，制动过程的机械能通过正组晶闸管装置VF回馈给电网。（d）反向制动可逆直流调速系统有几种工作状态？实现直流电动机可逆运行的电路有哪些？课堂训练相位控制直流调速系统单闭环有静差直流调速系统单闭环无静差直流调速系统双闭环直流调速系统可逆直流调速系统课堂小结1.2脉宽调制直流调速系统脉宽调制直流调速系统是通过脉宽调制变换器对直流电动机电枢电压进行调节的自动调速系统。与相位控制直流调速系统相比，脉宽调制直流调速系统有以下几个优点（1）系统频带宽，动态响应快，动态抗干扰能力强（2）低速性能好，稳速精度高，调速范围大（3）主电路线路简单，所需功率元件少（4）直流电源采用不可控整流，对电网影响小，电流易连续、谐波少，电动机损耗和发热都较少1.2脉宽调制直流调速系统脉宽调制直流调速系统和相位控制直流调速系统的主要区别在主电路和脉宽调制控制电路。它们的闭环控制方式，以及静、动态特性分析基本相同。因此，下面仅对脉宽调制直流调速系统的控制电路和机械特性进行介绍。1.2脉宽调制直流调速系统问题引入PWM变换器可以用在哪些机器中？脉宽调制直流调速系统主电路一般采用脉宽调制变换器，简称PWM变换器，下面主要介绍PWM变换器。1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路PWM变换器不可逆PWM变换器可逆PWM变换器PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路这里仅分析常用的有制动作用的不可逆PWM变换器。不可逆PWM变换器类型无制动作用有制动作用1．不可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1．不可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1．不可逆PWM变换器（a）电动机正常运行时使用有制动作用的不可逆PWM变换器时，电动机在正常运行、制动和轻载运行时的工作原理如下，如图所示。（b）电动机制动时（c）电动机轻载运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电压和电流波形1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）电动机正常运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1．不可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）电动机正常运行时1．不可逆PWM变换器（a）电动机正常运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）电动机正常运行时1．不可逆PWM变换器（a）电动机正常运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）电动机制动时（b）电动机制动时1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）电动机制动时1．不可逆PWM变换器（b）电动机制动时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）电动机制动时1．不可逆PWM变换器（b）电动机制动时有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路3）电动机轻载运行时1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图（c）电动机轻载运行时1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路3）电动机轻载运行时1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图（c）电动机轻载运行时1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路3）电动机轻载运行时（c）电动机轻载运行时1．不可逆PWM变换器有制动作用的不可逆PWM变换器的电路原理图1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1．不可逆PWM变换器（a）电动机正常运行时（b）电动机制动时（c）电动机轻载运行时有制动作用的不可逆PWM变换器的电压和电流波形应用较为广泛可逆PWM变换器主电路的结构形式H型可逆PWM变换器主电路T型可逆PWM变换器主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路控制方式由4个晶体管（VT1～VT4）和4个续流二极管（VD1～VD4）组成的桥式电路2．可逆PWM变换器双极式单极式受限单极式1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路双极式可逆PWM变换器的主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路（b）反向运行1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（a）正向运行1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（a）正向运行双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（a）正向运行双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（b）反向运行双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器（b）反向运行双极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路1）双极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.1脉宽调制直流调速系统主电路2）单极式可逆PWM变换器2．可逆PWM变换器单极式可逆PWM变换器的主电路1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路脉宽调制直流调速系统控制电路脉冲宽度调制器调制波发生器逻辑延时环节驱动保护电路脉宽调制直流调速系统控制电路的功能是产生和分配PWM波形的电压信号。1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路1．脉冲宽度调制器脉冲宽度调制器锯齿波脉冲宽度调制器三角波脉冲宽度调制器多谐振荡器和单稳态触发器组成的脉冲宽度调制器数字脉冲宽度调制器1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路1．脉冲宽度调制器1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路2．调制波发生器调制波发生器的调制信号通常采用锯齿波或三角波，是脉冲宽度调制器中信号的发源地，其频率是主电路所需要的开关频率。目前的脉冲宽度调制器多为数字式，可以由微处理器直接产生脉宽调制电压信号。1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路3．逻辑延时环节逻辑延时环节的驱动电压信号1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路3．逻辑延时环节逻辑延时环节的驱动电压信号1.2.2脉宽调制直流调速系统控制电路4．驱动保护电路驱动保护电路的作用是将脉冲宽度调制器输出的脉冲信号经过逻辑延时后进行功率放大。目前已有各种电力电子器件专用的驱动保护电路：用来驱动电力晶体管的UAA4002用来驱动绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的EXB系列专用驱动保护电路EXB840、EXB841、EXB850等1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性脉宽调制直流调速系统的静态是指电动机的平均电磁转矩和负载转矩相平衡的状态。脉宽调制直流调速系统的机械特性是平均转速与平均电流的关系。1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性采用不同形式的PWM变换器，系统的机械特性也不同。对于有制动作用的不可逆PWM变换器和双极式可逆PWM变换器，电流的方向是可逆的且电流波形是连续的，因此机械特性关系式比较简单。1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性（）（）1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性（）（）1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性脉宽调制直流调速系统的机械特性曲线1.2.3脉宽调制直流调速系统的机械特性脉宽调制直流调速系统的机械特性曲线问题引入在中、小容量的脉宽调制直流调速系统中，其开关频率一般为多少？点拨目前，在中、小容量的脉宽调制直流调速系统中，由于IGBT的广泛应用，其开关频率一般在10kHz左右，这时的最大电流脉冲量在额定电流的5%以下，转速脉动量不到