直流伺服電機晶體管脈寬調制（PWM）調速系統

發布日期：2011-11-25 蘭生客服中心瀏覽：2939

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1）系統的組成及特

①主回路：大功率晶體管開關放大器；功率整流器。

② 控制回路：速度調節器；電流調節器；固定頻率振蕩器及三角波發生器；脈寬調制器和基極驅動電路。

區別：與晶閘管調速系統比較，速度調節器和電流調節器原理一樣。不同的是脈寬調制器和功率放大器。

直流脈寬調制：功率放大器中的大功率晶體管工作在開關狀態下，開關頻率保持恒定，用調整開關周期內晶體管導通時間（即改變基極調制脈沖寬度）的方法來改變輸出。從而使電機獲得脈寬受調制脈沖控制的電壓脈沖，由于頻率高及電感的作用則為波動很小的直流電壓（平均電壓）。

脈寬的變化使電機電樞的直流電壓隨著變化。

直流脈寬調調制的基本原理

脈沖寬度正比代表速度F值的直流電壓

2）脈寬調制器

3）開關功率放大器

工作原理：

T1 和T4 同時導通和關斷，其基極驅動電壓Ub1= Ub4。T2和T3同時導通和關斷，基極驅動電壓Ub2= Ub3= –Ub1。以正脈沖較寬為例，

負載較重時：

①電動狀態：當0≤t ≤ t₁時，U_b1、Ub4為正，T₁ 和T₄ 導通；U_b2、U_b3 為負， T₂和T₃截止。電機端電壓U_AB=U_S，電樞電流id= id1，由U_S→T₁ →T₄ →地。

②續流維持電動狀態：在t₁ ≤t ≤ T時，U_b1、U_b4為負,T₁ 和T₄截止；U_b2、U_b3 變正，但T₂和T₃并不能立即導通，因為在電樞電感儲能的作用下，電樞電流id= id2，由D₂→D₃續流，在D₂、D₃ 上的壓降使T₂ 、T₃的c-e極承受反壓不能導通。U_AB=-U_S。接著再變到電動狀態、續流維持電動狀態反復進行，如上面圖示。

負載較輕時：

③反接制動狀態，電流反向：②狀態中，在負載較輕時，則id小，續流電流很快衰減到零，即t =t₂ 時，id=0。在t₂ －　T 區段， T₂ 、T₃ 在U_S 和反電動勢E的共同作用下導通，電樞電流反向，i_d= i_d3 ；由U_S→T₃ →T₂ →地。電機處于反接制動狀態。

④電樞電感儲能維持電流反向：在T～ t3區段時，驅動脈沖極性改變，T₂ 、T₃截止，因電樞電感維持電流，id= i_d4，由D₄→D₁。

⑤電機正轉、反轉、停止：

由正、負驅動電壓脈沖寬窄而定。

當正脈沖較寬時，既t₁> T/2，平均電壓為正，電機正轉；

當正脈沖較窄時，既t₁< T/2 ，平均電壓為負，電機反轉；

如果正、負脈沖寬度相等，t1=T/2 ，平均電壓為零，電機停轉。

⑥電機速度的改變：

電樞上的平均電壓U_AB越大，轉速越高。它是由驅動電壓脈沖寬度決定的。

⑦雙極性：

由以上分析表明：可逆H型雙極式PWM開關功率放大器，無論負載是重還是輕、電機是正轉還是反轉，加在電樞上的電壓極性在一個開關周期內，都在U_S和–U_S之間變換一次，故稱為雙極性。