测控电路--PWM控制.pptx

主要内容主要内容n一、脉宽调制控制电路的工作原理一、脉宽调制控制电路的工作原理 n二、典型电压脉宽调制电路二、典型电压脉宽调制电路n三、三、PWMPWM功率转换电路功率转换电路n四、同步式与异步式脉宽调制控制电路四、同步式与异步式脉宽调制控制电路(自学自学)一、脉宽调制控制电路的工作原理一、脉宽调制控制电路的工作原理+N-R2R3RPR1RLUPu0ucUbECULVVDa)uc=0b)uc0c)uc0 c)uc1314PWM输出D7D0D0A0A0A1A1PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0PC7A BUcUcUcABAB，高电平tOBtOTPWM输出A三、三、PWMPWM功率转换电路功率转换电路v用于脉宽调速系统（交直流电机调速）用于脉宽调速系统（交直流电机调速）vPWMPWM控制电路有控制电路有可逆和不可逆之分。可逆和不可逆之分。可逆可逆是指电动机可以正反两个方向旋转；是指电动机可以正反两个方向旋转；不可逆不可逆是指电动机只能单向旋转。是指电动机只能单向旋转。v可逆系统可逆系统，分为单极式和双极式驱动两种。，分为单极式和双极式驱动两种。单极式驱动单极式驱动是在一个是在一个PWMPWM周期内，作用在电枢两端的脉冲周期内，作用在电枢两端的脉冲电压是单一极性的；电压是单一极性的；双极式驱动双极式驱动是在一个是在一个PWMPWM周期内，作用在电枢两端的脉冲周期内，作用在电枢两端的脉冲电压是正负交替的。电压是正负交替的。v(一一)简单的简单的不可逆不可逆PWMPWM控制电路（控制电路（）v (二二)制动不可逆制动不可逆PWMPWM控制电路控制电路 v (三三)H)H型双极式型双极式可逆可逆PWMPWM控制电路（控制电路（）v (四四)T)T型双极式可逆型双极式可逆PWMPWM控制电路控制电路 几种控制变换电路(一一)简单的不可逆简单的不可逆PWMPWM控制电路控制电路 VD1M-ubVD2V+iaED+ECiaua,EuaUaEDiaa）电路原理图 b）电流和电压波形 特点：特点：轻载时电枢电流可能出现断续现象。轻载时电枢电流可能出现断续现象。电路结构简单，电动机的电枢电流不能反向电路结构简单，电动机的电枢电流不能反向流动，即无制动工作状态；流动，即无制动工作状态；适用于快速性要求不高的场合。适用于快速性要求不高的场合。VD1M-ubVD2V+iaED+ECiaua,EuaUaEDia(二二)制动不可逆制动不可逆PWMPWM控制电路控制电路+-Ea)BMV1V2VD1VD2ACEDub1ub21234b)ub1=-ub2ub1ub2TtOV1V1VD2tTEEDUaiaia,u112Oiaa)电路原理图b)电动状态电压和电流波形c)tTOtTub2ub1ub1=-ub2VD1VD1V2V2OEEDUaia3344ia,ud)tOia34121Tt1t24图7-9 制动不可逆PWM控制电路及其波形c)制动状态电压和电流波形d)电动和制动交替状态电流波形电枢电流始终连续。电枢电流始终连续。a)+-EBMV1V2VD1VD2ACEDub1ub21234ia(三三)H)H型双极式可逆型双极式可逆PWMPWM控制电路控制电路v双极式驱动：双极式驱动：T T型和型和H H型。型。T T型有两个开关管组成，采用正负电源，相当于型有两个开关管组成，采用正负电源，相当于2 2个不可个不可逆系统的组合，形状像逆系统的组合，形状像T T字，成为字，成为T T型。型。开关管要承受较开关管要承受较高的反向电压，因此用于低压小功率直流电机驱动中。高的反向电压，因此用于低压小功率直流电机驱动中。H H型形状像桥式电路，应用较多型形状像桥式电路，应用较多VD2+EM3241V2V1VD1ABub1ub2-Eub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaAB13ub1,ub4411-E2211tttttOOOOOub2,ub3TEiauABia3ub2ub44M2V1V3V4V2VD3VD2VD1VD4ub1ub3EiaAB13（重载）（轻载）4图7-10 H型双极式PWM控制电路及其波形a）电路原理图 b）电压电流波形 双极式可逆PWM控制电路的可逆性：可逆性由正、负脉冲电压的宽窄而定。当正脉冲宽度T/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。小结小结vPWMPWM控制电路的定义和工作原理，要求能绘出锯齿波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脉宽调制波形图vV-WV-W变换器的结构、特点及工作原理变换器的结构、特点及工作原理vPWMPWM功率转换电路功率转换电路搞清楚可逆不可逆区别搞清楚可逆不可逆区别电路特点电路特点工作原理工作原理v作业、思考：作业、思考：7-1,7-27-1,7-2简述典型简述典型PWMPWM控制电路的基本结构。控制电路的基本结构。典典型型的的PWMPWM控控制制电电路路主主要要有有模模拟拟式式PWMPWM控控制制电电路路和数字式和数字式PWMPWM控制电路。控制电路。模模拟拟式式PWMPWM控控制制电电路路主主要要由由脉脉冲冲频频率率发发生生器器和和电电压压比比较较器器构构成成，脉脉冲冲频频率率发发生生器器一一般般用用锯锯齿齿波波发生器或三角波发生器。发生器或三角波发生器。数数字字式式PWMPWM控控制制电电路路主主要要由由计计数数器器和和数数字字比比较较器或由定时电路和触发器构成。器或由定时电路和触发器构成。四、同步式与异步式脉宽调制控制电路四、同步式与异步式脉宽调制控制电路v定定义义：调调制制控控制制中中，若若载载波波信信号号为为等等腰腰三三角角波波，基基准准信信号号采采用用正正弦弦波波，则则称称为为正正弦弦波波脉脉宽调制，简称宽调制，简称SPWMSPWM。v用用于于交交流流电电动动机机调调速速。为为了了保保证证交交流流电电动动机机的机械特性，需要进行变压变频。的机械特性，需要进行变压变频。SPWMSPWM产生产生v利用能量等效原理，将正弦波转利用能量等效原理，将正弦波转换成与它能量等效的脉宽调制波形换成与它能量等效的脉宽调制波形v划分划分N N等份（等份（N N是偶数），脉宽是偶数），脉宽:2/N:2/N。v等效代替：用一个脉冲幅度都等于等效代替：用一个脉冲幅度都等于UmUm、脉宽与其、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。压脉冲来分别代替相应的正弦波部分。v要改变正弦波的幅值，只要按同一比例系数，改变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。各脉冲的宽度就可以。图9-19 单极性单极性正弦波脉宽调制a)b)UAB倒相器正弦波基准信号振荡器三角波振荡器半波整流电路比较器V1M半波整流电路比较器V2V3V4ECABuPuc-ucE-ucucuPuOO-Ettv单极性单极性:指载波信号与基准信号始终保持同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，产生负的调制列。而正弦波处于负半周时，产生负的调制脉冲列。脉冲列。v采用正弦波调制后的输出电压脉冲采用正弦波调制后的输出电压脉冲U UABAB具有以具有以下特点：在半个周期内，两边的脉冲宽度小，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。电压波形更接近于正弦。（一）同步式调制控制（一）同步式调制控制v优点：优点：N N为常数，即变频时控制电路的为常数，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步变化，从而保持脉宽调制信号波形数和相位不变。和相位不变。v缺点缺点:当输出频率很低时，由于相邻两当输出频率很低时，由于相邻两脉冲间的间距增大，谐波会显著增加，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使负载电动机产生较大的脉动转矩和较强的噪声强的噪声.（二）异步式调制控制（二）异步式调制控制v 当三角载波信号频率一定时，若只改变正弦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，即让载波比波基准信号的频率，即让载波比N N不为常数，不为常数，同样可以改变输出电压的频率，这样正、负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，半周的脉冲数和相位在不同的输出频率下，就不完全对称。就不完全对称。v优点：优点：在低频输出时，每周内所包含的在低频输出时，每周内所包含的脉冲数增多，相应地可减少负载电动机脉冲数增多，相应地可减少负载电动机的转矩脉动，改善了低频工作的特性。的转矩脉动，改善了低频工作的特性。v缺点：缺点：当载波比随着输出频率的降低而当载波比随着输出频率的降低而连续变化时，使逆变器输出电压的波形连续变化时，使逆变器输出电压的波形及其相位都发生变化，很难保持三相输及其相位都发生变化，很难保持三相输出间的对称关系，因而引起电动机工作出间的对称关系，因而引起电动机工作的不平稳。的不平稳。