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文档简介

1、H桥驱动直流电机分析1. 桥变换器驱动电机运行过程图2 驱动电压图1 H桥可逆PWM变换器如图1所示,电动机M两端电压UAB的极性随开关器件驱动电压的变化而变化,这里分析双极式控制的可逆PWM变换器。四个驱动电压波形如图2所示,它们的关系是.在一个开关周期内,当时,和导通,和关断,电枢电流沿回路1流动;当时,和关断,和由于和的钳制作用不能马上导通,沿回路2流经二极管续流,. 当电机需要降速制动时,先改变控制脉冲的占空比,使驱动电压的平均值减小,但是由于机械惯性,转速和反电势还来不及变化,因而造成,很快使电流反向,在时,反向电流沿回路4向电源充电,实现再生制动,而和被钳制不能导通;在时,和被打开

2、,负向电流通过和,实现能耗制动。当电机反向转动时,各器件的导通情况与上述情形相反。图3绘出了双极式控制时电机正转时的输出电压和电流波形。电动机的正反转则体现在驱动电压正负脉冲的宽窄上。当正脉冲较宽时,则的平均值为正,电动机正转,反之则反转;如果正负脉冲相等,平均电压为零,则电动机停止。但电动机停止时电枢电压并不等于零,而是正负图3 输出电压和电流脉宽相等的交变脉冲电压,因而电流也是交变的,平均值为零,不产生转矩,电动机损耗陡然增大,但是此时消除了正反向时的静摩擦死区,起“动态润滑”的作用。另外,图3所示的为轻载状态下的输出电流变化情况。2. 直流电机启动和降速过程电动机在未启动之前,转速,反电

3、势,而电枢电阻很小,所以将电动机加上额定电压时,启动电流将很大,可能烧坏整流子。所以在电机启动时都采用限制电流的方法,下面讨论常用的电枢回路串接电阻的方法。图4 串接电阻启动如图4所示,当在电枢回路串接电阻时,电动机启动电流将变成随着电动机转速的提高,反电动势E增大,再逐步切除外加电阻直到电机达到所要求的转速。图4(b)所示为外接1级电阻启动特性。当外接电阻被切除后,工作点将从曲线1变到曲线2,由于在切除外接电阻瞬间,机械惯性的作用使电动机的转速不能突变,在此瞬间转速维持不变,即工作点从点a切换到点b,此时冲击电流仍然很大,为了避免这种情况,通常采用多级外接电阻启动方法(如图5所示)。图5 外

4、接多级电阻启动图6 降压调速当电动机采用降压调速减速时,运行原理如图6所示。假设电动机以运行在g点,电压突然降到,此时由于机械惯性作用,电动机转速n保持不变,故电动机反电势也保持不变,所以电枢电流将从变到,电机转矩也随之减小,电动机运行于点b,此时电机转矩小于负载转矩,电动机将沿着曲线减速,直到电机转矩等于负载转矩。3. 泵升电压图7所示为桥式可逆直流脉宽调制系统主电路的原理图,PWM变换器的直流电源通常由交变电网经过不可控的二极管整流器产生,并采用大电容C滤波,以获得恒定的电压。处滤波作用外,电容C还有在电动机制动时吸收系统动能的作用。由于是二极管整流电路供电,所以不能回馈电能,电动机制动时只能对滤波电容充电,这将使电容两端电压升高,称作“泵升电压”。电力电子器件的耐压限制着最高泵升电压,因此电容量不可能很小,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,这时采用图7中的镇流电阻来消耗部分电能。对于更大容量的系统,为了提高

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