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 新闻资讯     |      2019-09-20 02:02
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  也就是说,通常的方法有两种: ? ? 用软件方式来实现,否则在整个系统的线路处理 上会带来一定困难。共阴极桥臂和 共阳极桥臂的晶闸管之间不进行换流。则称为 正弦波脉宽调制,即相当于电路中 串入一高阻抗(如可 关断晶闸管,以避免上、 下两个主晶闸管同时导通的情况。又可分为同步式和异步式两种。L1 K1 Z C K2 无源逆变器换流的工作原理 换流装置的类型 (3)通过晶闸管K1的 旁路电容C在辅助晶 闸管K2导通时加在 K1两端的反向电压实 现换流。Z K1 无源逆变器换流的工作原理 换流装置的类型 (2)换流是通过在晶闸 管电路中串入一反向电 压来实现。

  常用于交流电动机的调速系统 和不间断电流装置中。用微处理机来实现数字脉宽调制极其容易,? 在实际应用中,并同时使负载电流换流到下一个导 通地晶闸管(或功率管) 无源逆变器换流的工作原理 ? 换流装置的类型:换流装置按其工作原理可分为三种 类型: (1)换流使通过导通元件本身阻值的提高,(二) 制动不可逆PWM控制电路 ub1 V1 1 +E C 4 VD1 A M ED 2 VD2 a) ub1 ub2 O ub1=-ub2 VD2 V1 V1 τ T t ub2 V2 ia B ia,然后由逆变器既完成变频又 完成变压的控制方式称为PWM调速。? ? ? ? (一) 简单的不可逆PWM控制电路 (二) 制动不可逆PWM控制电路 (三) H型双极式可逆PWM控制电路 (四) T型双极式可逆PWM控制电路 (一) 简单的不可逆PWM控制电路 + ED + C VD2 E Ua ED ua。

  同一组中的两个晶体管同时导 通、同时关断,连续信号控制电路主要 是指直流电动机调速、交流电动机调速 和功率电源控制中的导电角控制电路、 脉宽调制控制电路、变频控制电路和电 源程控电路等。工作 时无需对整流器进行控制。导电角控制逆变器 逆变器的基本概念 逆变器是一种将直流电能转变为交流电能的设 备。模拟式 PWM 控制电路主要由脉冲频率发生器 和电压比较器构成,逆变器工作会出现什么情况?如何防 止这种情况的发生? 由于120°导通型逆变器正常工作的条件是每 相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管各导通 120°!

  而后将直流电压逆变 为交流电时改变交流电频率的变压变频控制方式称 为PAM调速。? 定义载波频率fp与调制波频率fk之比为载 波比N,由于逆变器的输入是直流,优点:简单、灵活、省硬件 缺点:需要占用CPU许多处理时间,它比单极性 直流脉宽调制的输出电压波形更接近于 正弦。也就是比较器的灵敏度要足够高。必须经过短暂的全 关断状态,可强迫晶闸管关断。即相当于 电路中串入一高阻抗(如可关断晶闸管,在数字式 脉宽调制器中,两边的脉 冲宽度小,根据载波信号和基准信号的频率之间的 关系。

  相应地可减少负载电动机的 转矩脉动,线路中的L,刚好六个状态为一循环。产生正的 调制脉冲列。uk幅值就 愈小,若只改变 正弦波基准信号的频率,晶闸管换 流在各自的桥臂中进行,晶闸管的关断时 间Tq是指晶闸管电流降至零值后到它恢 复正向阻断能力所需的时间;就不完全对称,即N=fp/fk。C元件组成调谐回路。当维持调制脉冲序列 的周期不变,PAM调速要采用可控整流器,? 由于正、负半周输出脉冲不对称,根据180°导通型开关 状态的工作顺序,让微处理机通过一个 并口周期输出开关状态值?

  精品课件!Z K1 C K2 无源逆变器换流的工作原理 电容强迫换流 R Ud K1 C R2 K2 K1 为主晶闸管 K2为辅助晶闸管 R为负载电阻 C为换流电容 无源逆变器换流的工作原理 负载谐振式换流 K L iK ud C ic R 负载电阻R,则同步 调制控制能保证逆变器输出波形的正、负半波 始终保持对称,将变压与变频集中于逆变器一起完成,控制信号是数字,换流装置能使它承受一定时间地反 压,各脉冲 的宽度基本上按正弦分布。即每一相上、下桥臂主晶闸管交换导 通时。

  比较器的灵敏度与系 统的控制模式、实际控制系统的具体要求等有 关,其值 确定脉冲的宽度。(一)同步式调制控制 ? ? 在同步式调制控制方式中,设置不同的延时时间得 到不同的占空比。或者 将直流信号连续变换成交流信号来达到 控制的目的,而且分别在共阴极和共阳极桥臂,若载波信号为等腰 三角波。

  这是同步 式调制控制方式的主要缺点。用硬件电路自动产生PWM信号,9-5 PWM控制电路在双极式工作时会不会发生 电流断续现象?为什么? ? PWM控制电路在双极式工作时不会发 生电流断续现象。9-4 简述典型PWM控制电路的基本结构。9-2 在120°导电角控制电路中(见图9-3)环形移位寄存器 的状态只能有六个,典型电路 ? ? ? (一) 锯齿波脉宽调制器 (二)三角波脉宽调制器 (三)数字式脉宽调制器 (一) 锯齿波脉宽调制器 Ec R1 4 R 8 C3 R4 uk RP R6 V R5 R7 R8 ∞ + N R9 + ub u0 R2 R3 C2 ct 7 NE555 TH 6 1 V TR 5 2 C1 图9-11 锯齿波脉冲宽度调制器 (二) 三角波脉宽调制器 uk R3 C R1 ∞ R 4 + + VS1 -N 1 +Ec R9 R8 a V3 R10 V1 R VD1 14 b VD2 R15 V2 R16 R17 V4 R18 R13 uo1 RP R5 R6 ∞ + N 2 + uP R7 R2 VS2 V5 uo2 R11 图9-12 三角波脉宽调制器电路 R12 -E c uk-uP +1.2V O -1.2V uo1 uk-uP t uk O t uk-uP O uk uo1 t t uo1 t O uo2 O O uo2 O uo2 t t O t O t a) b) c) 图9-13 单极性脉宽调制器输出波形 a) uk=0 b) uk0 c) uk0 (三) 数字式脉宽调制器 ? 数字式脉宽调制器可随控制信号的变化 而改变脉冲序列的占空比τ/T。应综合考虑,以避免上、下两个主晶闸管 同时导通的情况。使逆变器输出电压的波形 及其相位都发生变化,第九章 连续信号控制电路_其它_职业教育_教育专区。

  大功率 三级管)实现换流。即无制 动工作状态,对微处理 机的速度要求很高,一般仅适用于快速性要求 不高的场合。同样可以改变输出电压的频率,在设计脉宽调制器的实际电路时,用三角波up幅值Upm 与正弦波uk幅值Ukm之比m=Upm/Ukm表示 调节脉冲宽度的能力,即可让逆变器工作。基准信号采用正弦波,驱动晶闸管 导通或关断,当 出现其它状态时,u E ED O 4 τ 3 T c) VD1 τ V2 ub1=-ub2 VD1 V2 T t ia Ua 4 3 i a τ t O 4 1 1 2 T t2 τ t1 3 4 d) t 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 图9-16 制动不可逆PWM控制电路及其波形 (三) H型双极式可逆PWM控制电路 ? H型控制电路在控制方式上分双极式、 单极式和受限单极式三种。Im IA Im-IA t3 t4 ωt O t1 t0 IA A 相负载电流 t2 t3 ωt O t3 t4 ωt 图9-7 换流过程波形图 第二节 脉宽调制(PWM)控制电路 ? ? ? ? 一、脉宽调制控制电路的工作原理 二、典型脉宽调制电路 三、PWM功率转换电路 四、同步式与异步式脉宽调制控制电路 一、脉宽调制控制电路的工作原理 R2 UP ∞ RP EC u0 uk R1 R3 + + N Ub V UL RL VD 图9-8 PWM控制电路原理 uP uP uP O uP+uk+u 0 O t uP+uk+u 0 O t uP+uk+u 0 t O t O t O t ub O τ ub ub τ T a) t O T b) t O τ T c) t 图9-9 锯齿波脉宽调制波形图 uk ? 1? ? ? ? 1? ? T 2 ? u km ? ? ? 式中 ukm——控制信号uk的最大值。简称SPWM。即可让逆变器工作。把这种 控制方式称为异步式脉宽调制控制方式。即当晶闸管的阳极电流下降 到零值以后。

  实现这种控制的电路称为 连续信号控制电路。因而引起电动机工作的不平稳。电动机 的电枢电流是不能反向流动的,应使其简单、 可靠,即通过执行软件延时循环 程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态 来产生脉宽调制信号,于控制不利;上、下桥臂晶体管导通状态相互间隔 60°,驱动晶闸管导 通或关断,ia VD1 M - E ua ia ub V ia 图9-15 简单不可逆PWM控制电路及其波形 a) 电路原理图 b) 电流和电压波形 ? 在这种简单的PWM控制电路中,从而保持脉宽调制信号波形数 和相位不变。为什么?当因某种干扰出现其它状 态,对它的基本要求 是死区要小,且不受外界干扰。Uc 13 A B 4 CD4585 10 14 1 7 2 9 11 15 5 6 12 3 14 10 7 1 2 9 15 11 CD4585 5 6 4 地址 译码器 φ 分频器 Uc & PWM输出 D7 D7 PA7 PA6 PA5 PA4 14 13 12 11 10 6 5 4 3 8 Uc 16 2 D0 A0 A1 IOR IOW RESET 8255A D0 A0 A1 RD WR RESET CS CD4520 PA3 PA2 PA1 PA0 PC7 7 9 15 CP 图9-14 计数比较式PWM电路 三、PWM功率转换电路 ? ? 根据调制脉冲的极性可分为单极式和双 极式调制两种;在ub脉冲驱动 下进行环形移位,因此必须采用 强迫换流的方法。利用它们之间的 谐振特性,图9-3移位寄存器在LD脉 冲作用下产生初始状态111100,无源逆变器换流的工作原理 换流装置的类型 换流装置按其工作原理 可分为三种类型: (1)换流是通过导 通元件本身阻值的提 高,为能使此晶闸管可靠地关 断?

  要正 常工作必须保持晶闸管之间的可靠换流。这样正、负半周的脉冲数和相位在不同 的输出频率下,在交流电动机的 调速系统中,由于相邻两脉冲间 的间距增大,大功率三级 管)实现换流。则等高不等宽脉冲宽度变窄,仍需承受足够长时间的反 向电压,如果取N等于3的倍数,而 且各项之间的相位差为120°,? 图9-5 180? 导通 型逆 变器 输出 电压 波形 V1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 通 O V4 断 O V3 断 通 O V6 断 通 O V5 通 断 O V2 通 O UA 2E/3 E/3 O -E/3 -2E/3 UB 2E/3 E/3 O -E/3 -2E/3 UC E/3 O -E/3 -2E/3 UA-B E O -E UB-C E O -E UC E -A O -E 10 11 12 断 通 1 2 3 4 通 断 5 ωt 断 通 通 断 断 通 ωt ωt a) ωt ωt ωt ωt ωt 2E/3 ωt b) ωt ωt ωt c) iV1 IA iV1 t0 ic iVD1 t1 t2 iVD4 O ic iVD1,而且,会出现偶次 的高次谐波。

  当输出频率很低时,一般晶闸管不能通 过控制门极电压将它关断换流,很难保持三相输出间的 对称关系,输 出电压减小。各脉冲的宽度基 本上按正弦分布。第九章 连续信号控制电路连续信号控制电路 ? 将交流信号连续变换成直流信号,必须在给逆 变器加电之前将环形移位寄存器置于初始状态。

  (3)通过晶闸管K1的旁路电容C在辅助晶闸管K2导 通是加在K1两端的反向电压实现换流。E ub1,数字式 PWM 控制电路主要由计数器和数字比 较器或由定时电路和触发器构成。不占用CPU 处理的时间。而PWM调速则采用不控整流器,1200导通逆变器 特点: (1)每隔600依次得到触发脉冲轮流触发 (2)每个主晶闸管(晶体管)导通持续1200导电角,即正弦波处于正半周时,但是在低频输出时,分有源逆变器和无源逆变器: (1)有源逆变器:把变换的交流电回馈到工频 交流电网中 (2)无源逆变器:把变换的交流电能供给负载 的逆变器 ? 无源逆变器的工作原理 K1 Ud C K2 K3 D K4 Ud K1 C K2 K3 R K4 UCD D 0 t 无源逆变器换流的工作原理 ? 晶闸管的关断特性:在逆变器中,对晶闸管要求触发脉冲宽度大于900,对于三相逆变器能严格保证三 相输出波形间具有互差120°的对称关系。最大1200 (3)在任何瞬间最多只有两个晶闸管同时处于导通 状态,改善了低频工作的特性。必须经过短暂的全关断状态,承受反向电压的时间T0应大于 晶闸管的关断时间Tq。一、120°导电角控制逆变器 V1 VD1 V3 VD3 V5 VD5 EA C1 A V4 VD4 A B V6 VD6 V2 VD2 M ~ C 图9-1 晶体管三相桥式逆变器 V1~V6为大功率晶体管 VD1~VD6为续流二极管 V1 断 O 通 120° 240° 360° V4 断 通 O V3 通 O 断 V6 通 断 O 通 V5 断 通 O V2 断 O 断 通 UA O UB O UC O E/2 -E/2 通 断 480° 600° 断 通 断 通 断 断 通 断 ωt ωt ωt ωt ωt a) ωt ωt E/2 -E/2 E/2 ωt b) -E/2 ωt UA-B O E E/2 -E/2 UB-C E/2 O -E/2 -E UC-A O -E/2 -E E -E E ωt ωt c) E/2 ωt 图9-2 120°导通型逆变器输出电压波形 a) 晶体管开关V1~V6的通断状态 b) 输出相电压 c) 输出线 100111 Ub2 Ub1 Ub6 光电耦合驱动电路 D Q D1 S Ub START LD ≥ 1 1 D Q D2 S D Q D3 S D Q D4 S D Q D5 R D Q D6 R 图9-3 120°导电角控制电路原理图 二、180°导电角控制逆变器 V7 V1 VD1 V9 V3 VD3 V11 V5 VD5 IC C1 V10 LA CA E IA A LB CB B LC CC V8 V2 VD2 C M ~ V4 VD4 V12 V6 VD6 图9-4 晶闸管三相桥式逆变器 ? 180?导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠 地换流。

  即每一相上、下桥臂主 晶闸管交换导通时,即在把交流电整流为直流电 的同时改变直流电压的幅值,异步式调制不会失去同步式调 制的优点,无源逆变器换流的工作原理 ? 换流装置的作用:其作用是迫使原先导 通的晶闸管(或功率管)中的电流降至 零而被关断,电流可以反向,谐波会显著增加。

  使负载电动机 产生较大的脉动转矩和较强的噪声,ub3 O uAB E O -E ia (重载) 1 1 2 O ia (轻载) 1 1 2 O 3 4 4 t A ub3 V3 t VD3 2 4 VD4 t t 图9-17 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 (四) T型双极式可逆PWM控 制电路 +E ub1 V1 1 VD1 4 M 3 VD2 2 -E B A V2 ub2 图9-18 T型双极式PWM控制电路 四、同步式与异步式脉宽调制控制电路 ? 定义:调制控制中,ub4 O τ T t ub1 V1 1 VD1 ia M VD2 V2 3 ub2 B ub4 V4 ub2,并对可控整流器进行 导通角控制,根据载波比的变化与否可 分为同步式调制控制与异步式调制控制。每周内所包 含的脉冲数增多,这种电路在轻载(或 空载)情况下还可能出现电枢电流断续的 现象。? 采用正弦波调制后的输出电压脉冲UAB具 有以下特点:在半个周期内,即让载波比N不 为常数,需要用导电角控制电路来 控制逆变器晶闸管或功率晶体管的开关 顺序和导通时间。m愈大,晶闸管或功率晶体管在一个变化周期中 导通时间对应的相位角称为导通角或导 电角,第一节 导电角控制逆变器 第二节 脉宽调制(PWM)控制电路 第一节 导电角控制逆变器 一、120°导电角控制逆变器 二、180°导电角控制逆变器 ? ? 逆变是整流的逆变换,在改善低 频工作的同时,9-3 180?导通型逆变器正常工作的必要条件是什么? ? 180°导通型逆变器正常工作的必要条件 是可靠地换流,中间的脉冲宽度大!

  产生负的调制脉冲列。而正弦波处于负半周时,因而其开关导 通状态只能有六个。如001110时,调宽脉冲的前后沿的斜率要大,脉冲频率发生器一般用锯 齿波发生器或三角波发生器。即在半个周期内,u E ED O 3 1 τ 2 T b) 1 ia Ua t a)电路原理图 b) 电动状态电压和电流波形 ub1 ub2 O ia,为避免这种情况发生,典型的 PWM 控制电路主要有模拟式 PWM 控制 电路和数字式PWM控制电路。但当载波比随着输出频率的 降低而连续变化时,uL E UL O τ T T+τ 2T t uL E UL O τ T T+ τ 2T t 图9-10 PWM控制负载的波形图 二、典型脉宽调制电路 ? ? 脉宽(脉冲宽度)调制器是一个自动的电压脉宽变换器(亦称V/W电路)。载波信号在正值范围内变化,即交流电整流 为直流电时电压恒定!

  两组晶体管之间交替地 轮流导通和截止,根据180° 导通型开关状态的工作顺序,使得 电枢电流始终是连续的。即变频 时控制电路的三角载波频率与正弦调制波的频 率要同步变化,晶闸管的可靠关断必须满足 以下条件,但是,精品课件!就是把直流电变成 交流电,同时还需考虑与功率转换 电路的耦合问题。就 能达到改变占空比τ/T的目的。让微处理机通过 一个并口周期输出开关状态值,(2)换流是通过在晶闸管电路中串入一反向电压来实 现。因为四个大功率管分 为两组,N为常数,9-1 何谓PAM调速?何谓PWM调速?这两种调 速方式有什么不同? 将变压与变频分开完成,u V1 C V3 M V2 uP uc -uc E A B V4 O ωt 比较器 三角波 振荡器 uP 半波整 比较器 UAB E O -E 半波整 π ωt 流电路 正弦波基准 信号振荡器 uc 倒相器 流电路 -uc b) a) 图9-19 单极性正弦波脉宽调制 ? 单极性: 指载波信号与基准信号始终保持 同极性的关系,120°导通型逆变器将不能 正常工作。(二)异步式调制控制 ? 当三角载波信号频率一定时,也就是说,通过改变脉冲的宽度。