1、 本章提要 脈寬調制變換器 直流脈寬調速系統的機械特性 V-M直流調速系統通過調節觸發裝置GT的控制電壓來移動觸發脈沖的相位，即可改變整流電壓U d，從而實現平滑調速。與G-M系統相比V-M系統有很多優越性，但它也有缺點： 電流是脈動的，產生諧波分量，尤其在低速時，因此需要加平波電抗器。設備投入大，體積增加，同時電感大又限制了系統的快速性。 當系統在較低速運行時，晶閘管的導通角很小，使系統的功率因素很低，并產生較大的諧波電流，引起電網電壓波形畸變殃及附近的用電設備，也限制了調速范圍。 對過電壓、過電流敏感，要注意保護。 直流PWM調速系統優點： 主電路簡單，不用電抗器，用電機本身的電感，從而獲

2、得脈動很小的直流電流； 開關頻率高，電樞電流容易連續，無電流斷續問題； 系統的低速運行平穩，調速范圍較寬； 頻帶寬，響應快； 功率因數高。電流和電壓永遠相同，無無功功率問題。 PWM 調速系統和 V-M 調速系統主要區別在主電路和PWM控制電路。閉環控制系統以及靜、動態分析和設計基本一樣。 PWM 脈寬調速系統的主電路采用脈寬調制變換器。 4-1 脈寬調制變換器 一、不可逆PWM變換器 電機兩端得到的平均電壓為 式中 = ton / T 為 PWM 波形的占空比， 改變 （ 0 < 1 ）即可調節電機的轉速。 PWM 脈寬調速系統如上述介紹有許多優點，但也存在缺點： 過壓能力低，需保護；

3、 VT單向導電性，不可逆，無制動。 需要制動時，必須具有反向電流-id的通路，因此應再設置一個電力晶體管。 二、可逆PWM變換器 可逆PWM變換器主電路有H型、T型多種形式，最常用的是橋式（亦稱H型）電路，如下圖所示。 這時，電動機 M 兩端電壓的極性隨開關器件基極驅動電壓極性的變化而改變，其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，這里只著重分析最常用的雙極式控制的可逆PWM變換器。 2. 工作狀態與波形 正向運行： ·在 0 t ton 期間， Ug1 =Ug4為正， VT1 、 VT4導通， Ug2 =Ug3為負，VT2 、 VT3截止，電流 id 沿回路1流通，電動機 M兩

4、端電壓UAB = +Us ； ·在ton t T期間， Ug1 =Ug4為負， VT1 、 VT4截止；由于電感儲存很大能量，放電，維持電流方向不變，這時通過VD2 、 VD3續流， 并鉗位使VT2 、 VT3保持截止，電流 id 沿回路2流通，電動機 M兩端電壓UAB = Us 。 反向運行：先分析 tonT 階段 ·在ton t T 期間， Ug2 = Ug3 為正， VT2 、 VT3導通， Ug1 =Ug4為負，使VT1 、 VT4截止，電流 id 沿回路3流通，電動機M兩端電壓UAB = Us ； ·在 T t T+ton ( 下一周期的0 t ton

5、) 期間， Ug2 = Ug3為負，VT2 、 VT3截止， VD1 、 VD4 續流，并鉗位使 VT1 、 VT4截止，電流 id 沿回路4流通，電動機M兩端電壓UAB = +Us 。 輸出平均電壓 雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為 為占空比 ·當 > 0時， t on > T/2 ，Ud = +，電機正轉； ·當 < 0時， t on < T/2 ，Ud = -，電機反轉； ·當 = 0時，ton = T/2，電機停止。 注意： 當電機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的。這個交變電流的

6、平均值為零，不產生平均轉矩，徒然增大電機的損耗，這是雙極式控制的缺點。但它也有好處，在電機停止時仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時的靜摩擦死區，起著所謂“動力潤滑”的作用。 雙極式可逆PWM制動時情況比較復雜，根據VT3、VT2的通斷情況，電機可能處在能耗制動、再生發電或反接制動，產生制動時一定具備上述其中一個制動過程。 性能評價 ·雙極式可逆PWM變換器的優點： a）電流一定連續； b）可使電機在四象限運行； c） 電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區； d）低速平穩性好，系統的調速范圍可達1:20000左右； e）低速時，每個開關器件的驅動脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導通。 ·雙極式可逆PWM