第二十三讲 20直流PWM变换器-电动机系统及开环调速系统机械特性

谢谢! 本讲结束 * * 电力传动控制系统 上海开放大学 * 第二十三讲 直流PWM变换器-电动机系统及开环调速系统机械特性 * 不可逆PWM变换器 电流可逆PWM变换器 桥式PWM变换器 开环调速系统机械特性 内容提要 * 用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。 称为直流脉宽调速系统，或直流PWM调速系统。 直流PWM变换器-电动机系统 * 与V-M系统相比，PWM调速系统在很多方面有较大的优越性。 (1)主电路简单，需用的电力电子器件少； (2)开关频率高，电流容易连续； (3)低速性能好，稳速精度高，调速范围宽； (4)动态响应快，抗扰能力强。 直流PWM变换器-电动机系统 * 不可逆，又称直流降压斩波器。 1.不可逆PWM变换器 * 在一个开关周期T内， Ug为正，VT饱和导通，电源电压Us通过VT加到直流电动机电枢两端。 Ug为负， VT关断，电枢电路中的电流通过续流二极管VD续流，直流电动机电枢电压近似等于零。 不可逆PWM变换器 * 直流电动机电枢两端的平均电压为 占空比 改变占空比，即可实现直流电动机的调压调速。 不可逆PWM变换器 * 不可逆PWM变换器电流不能反向， 续流二极管VD的作用只是为电枢电流id提供一个续流的通道。 要实现电动机的制动，必须提供反向电流通道。 不可逆PWM变换器 * 电流可逆PWM变换器 正向电流通路：VT1，VD2正向续流二极管。 反向电流通路：VT2，VD1反向续流二极管。 2.电流可逆PWM变换器 * 电动状态， id始终为正。 0≤t1/2，γ>0，输出平均电压为正； 当ρ<1/2， γ<0，输出平均电压为负； 当ρ=1/2， γ =0，输出平均电压为零。 输出电压瞬时值正负相间。 桥式PWM变换器 * 桥式PWM变换器有下列优点： (1)电枢电流连续； (2)可使电动机在四象限运行； (3)电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区； (4)低速平稳性好，系统的调速范围大； (5)低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。 桥式PWM变换器 * 电压方程 机械特性 或用电流表示 直流PWM调速系统机械特性 * 机械特性 不可逆PWM，第Ⅰ象限 电流可逆PWM，第Ⅰ、 Ⅱ象限 桥式PWM，四象限 直流PWM调速系统机械特性 * PWM控制器与变换器框图 传递函数 推导方法与晶闸管整流器相同，只是Ts小得多。 PWM变换器传递函数 * 开环调速系统，即无反馈控制的直流调速系统。调节控制电压Uc就可以改变电动机的转速。 晶闸管整流器和PWM变换器都是可控的直流电源，用UPE来统一表示可控直流电源。 4.开环调速系统机械特性 * 开环调速系统结构与机械特性 开环调速系统机械特性 * 各环节的稳态关系 电力电子变换器 直流电动机 开环调速系统的机械特性 开环调速系统机械特性 * 稳态结构图 不同转速下的静差率 开环调速系统稳态分析 特性a和b的硬度相同，额定速降ΔnN相同。 特性a和b的静差率s不同,理想空载转速低，静差率s大。 * 调速范围D、静差率s和额定速降ΔnN间的关系 要求s值越小时，系统能够允许的调速范围D也越小。 调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。 开环调速系统稳态分析 本讲要点 *