文档介绍：直流电机
PWM调速
脉冲宽度调制 - Pulse Width Modulation
利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术
应用：测量、通信、功率控制与变换
PWM
PWM变换器和PWM-M系直流电机
PWM调速
脉冲宽度调制 - Pulse Width Modulation
利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术
应用：测量、通信、功率控制与变换
PWM
PWM
PWM变换器和PWM-M系统开环机械特性
脉宽调制原理
脉冲宽度调制（PWM）是通过功率管的开关作用，将恒定直流电压转换成频率一定，宽度可调的方波脉冲电压，通过调节脉冲电压的宽度而改变输出电压平均值的一种功率变换技术。由脉宽调制器向电机供电的系统称为脉宽调速系统，简称PWM-M调速系统。
图3-1 PWM-M调速系统
(a)系统原理图
(b)输出电压波形
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假定VT先导通ton，这期间电源电压全部加到电枢上，然后关断toff，电枢失去电源，经VD续流。如此周而复始，则电枢端电压波形如图3-1( b )所示。电机电枢端电压的平均值为：
为PWM的占空比。改变 可调压，实现电机调速。
改变占空比的方法
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二、脉宽调制变换器
PWM变换器分：不可逆和可逆两类。
可逆变换器分：双极式、单极式和受限单极式多种。
（一）不可逆PWM变换器
1、无制动作用的PWM变换器
（1）电路组成
图3-2所示为变换器的主电路原理图。采用全控型的GTR代替半控型的晶闸管，电源电压Us为不可控整流电源，采用大电容C滤波，VD在VT关断时为电枢提供续流回路。
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改变
（0≤
（2）工作原理
VT的基极由脉宽可调的电压Ub驱动。在一个周期内，当0≤t<t0n时，Ub为正，VT饱和导通，Us通过VT加到电枢端。t0n≤t<T时，Ub为负，VT截止，电枢失去电源，经VD续流。电机得到的平均端电压为：
(a)原理图 (b)电压和电流波形
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图3-2（b）中绘出了电枢的脉冲端电压ud、平均电压Ud和电枢电流id的波形。id 是脉动的。因开关频率较高，电流脉动幅值不会很大，影响到转速n和反电动势E的波动就更小了。
电压平衡方程
机械特性方程
调速系统的空载转速，与占空比成正比；
负载电流造成的转速降。
2、有制动作用的PWM变换器
（1）电路组成
需制动时须有反向电流-id的通路，应设置控制反向的第二个电力晶体管，形成VT1和VT2交替开关的电路，如图（a）所示。电路由VT1和VT2，VD1和VD2组成。VT1是主管，起控制作用；VT2是辅助管，构成电机的制动电路。
（2）工作原理
VT1和VT2的驱动电压Ub1=-Ub2，电动运行时，正脉冲比负脉冲宽，平均电流为正值，一个周期内分两段变化。
在0≤t<ton期间，Ub1 为正，VT1饱和导通；Ub2为负，VT2截止。Us加到电枢两端，电流id 沿图中的回路1流通。有
在ton≤t<T 期间，Ub1和Ub2都变极性，VT1截止，但VT2却不能导通，因id沿回路2经VD2续流，在VD2两端产生的压降给VT2施加了反压。实际上是VT1、VD2交替导通，而VT2始终不通，其电压和电流波形如图3-3（b）所示。此时，有
如在电动运行中要降低转速，则应使Ub1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使Ud降低，由于惯性作用，转速和反电势还来不及变化，造成E>Ud。这时希望VT2能发挥作用。
制动过程分析：
①在ton≤t<T阶段。由于Ub2变正，VT2导通，E-Ud产生反向电流-id沿回路3通过VT2流通，产生能耗制动，直到t=T止。
②在T≤t<T+ton阶段。VT2截止，-id沿回路4通过VD1续流，对电源回馈制动，同时在VD1上的压降使VT1不能导通。
③结论：在整个制动状态中，VT2、VD1轮流导通，而VT1始终截止，电压和电流波形示于图3-3（c）。反向电流的制动作用使电机转速下降，直到新的稳态。
（二）可逆PWM变换器
其主电路结构有H型，T型等，常用H型变换器，它由4个电力晶体管和4个续流二极管组成桥式电路。在控制方式上分双极式、单极式和受限单极式三种。着重分析双极式H型PWM变换器，然后再简要说明其它方式的特点。
1、双极式可逆PWM变换器
（1）构成特点
4个VT的基极驱动分两组。VTl和VT4同时导通和关断，驱动电压Ub1=Ub4；VT2和VT3同时动作，驱动电压U b2=Ub3=-Ub1。波形于图3-5。
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（2）工作原理
①当0≤t<ton时，Ub1和Ub4为正，晶体管VT1和VT4饱和