连续信号控制电路

null9. 连续信号控制电路控制电路 --- 控制执行机构运动的电路 常用的执行机构驱动器件 （1）电动机； （2）油（气）缸； （3）电磁机构（电磁铁、磁致伸缩）； （4）压电驱动； （5）热驱动； （6）其它（化学、生物、核等）。9. 连续信号控制电路9. 连续信号控制电路电机是最采用的执行机构驱动器件 （1）可以驱动各种执行器件，用于各种场合； （2）行程大； （3）变速范围大； （4）输出力矩大； （5）控制灵活方便。9. 连续信号控制电路9. 连续信号控制电路伺服电动机的类型 （1）直流电机 需要电刷 （2）交流电机 控制相对复杂，目前矢量控制理论和技术已较 成熟 （3）步进电机 运动不连续、不平稳9. 连续信号控制电路9. 连续信号控制电路9. 连续信号控制电路连续控制电路主要指：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、变频控制电路等。9. 连续信号控制电路在数控技术高度发展的今天，为什么还要进行连续信号控制？ 许多驱动机构还需要连续信号控制，以获得平稳运动。9. 连续信号控制电路9. 连续信号控制电路速度调节是控制中的一个重要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 本章首先研究直流电机的速度调节与控制 然后研究交流电机的驱动、速度调节与控制9. 连续信号控制电路9. 连续信号控制电路9. 连续信号控制电路脉宽调制控制电路导电角控制逆变器变频控制电路9.1 导电角控制逆变器9.1 导电角控制逆变器逆变器的基本概念 在实际中使用更多的是交流电机 逆变器是一种将直流电能转变为交流电能的设备。 为什么要逆变？ 为了控制的需要，例如变频、脉冲调宽。 这里需要大功率交流驱动。 9.1 导电角控制逆变器9.1 导电角控制逆变器逆变器的基本概念 9.1 导电角控制逆变器在逆变器中，要正常工作必须保持晶闸管之间的可靠换流。也就是说，晶闸管的通断，由外加触发电压控制。只要阳极A与阴极K之间的电流不小于其维持电流IH触发电压撤消后，仍保持导通9.1 导电角控制逆变器120°导电角控制逆变器120°导电角控制逆变器9.1 导电角控制逆变器接通顺序：每隔60°，接通 1－2－3－4－5－6 每管导通120°，同相的两个管子不能同时导通null9.1 导电角控制逆变器9.1 导电角控制逆变器 120°导电角控制逆变器9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 脉宽调制(Pulse Width Modulation)控制电路，通常称为PWM控制电路，是利用半导体功率晶体管或晶闸管等开关器件的导通和关断，把直流电压变成一系列幅值相等的电压脉冲，通过控制电压脉冲的宽度以达到变压目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种变换电路。 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 为什么采用脉宽调制,而不用电压调速? (1) 脉宽调制可以用于直流和交流电机调速,还可以与调 频相结合，通用性强; (2) 在电机驱动中功率放大器工作在非线性状态，脉 宽调制让功率放大器工作在开关状态，可以减小有 功功率消耗，获得较高的效率与较好的线性; (3) 让电机始终处在有电状态,对于电机动态特性有利。 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 脉宽调制控制电路包括电压-脉宽变换器和开关式功率放大器两部分。运算放大器N工作在开环或正反馈状态，实现把连续电压信号变成脉冲电压信号。二极管VD在V关断时为感性负载RL提供释放电感储能、形成续流回路。9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2.1 脉宽调制控制电路的工作原理 电压-脉宽功率放大9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 N的反相端输入三个信号：锯齿波或三角波调制信号up,控制电压uc，负偏置电压u0，其作用是在uc=0时通过RP的调节使比较器的输出电压ub为宽度相等的正负方波。 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2.1 脉宽调制控制电路的工作原理 电压-脉宽功率放大9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 uc>0: 锯齿波过零提前，正半波比负半波窄 uc<0: 锯齿波过零的时间后移，正半波比负半波宽9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2.1 脉宽调制控制电路的工作原理 脉宽变化引起RL上平均电压变化9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 （一）锯齿波脉宽调制器 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2.2 典型脉宽调制电路锯齿波发生器 电压比较器 改善线性 一定电压放电，形成锯齿波null9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 三角波发生器 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2.2 典型脉宽调制电路（二）三角波脉宽调制器 迟滞比较器 积分器 形成一定死区 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2.2 典型脉宽调制电路（二）三角波脉宽调制器 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2.2 典型脉宽调制电路（三）数字式脉宽调制器 9.2.3 PWM功率转换电路 功用 （1）电机驱动； （2）调速9.2.3 PWM功率转换电路 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2 脉宽调制(PWM)控制电路 9.2.3 PWM功率转换电路 几个概念： 可逆和不可逆：可逆就是电机既可正转也可反转；不可逆就是电机只能一个方向转动。 反电动势：是电机转动产生的，与转速有关。 自感电动势：流过电枢电流变化产生的感应电势。 电动：电机转动方向与流过电枢的电流方向相同。 制动：电机转动方向与流过电枢的电流方向相反。 回馈制动：流过电枢的电流与电机转动方向相反且流入电源，即将能量回馈给电源。 9.2.3 PWM功率转换电路 工作原理 9.2.3 PWM功率转换电路 （一）简单的不可逆PWM控制电路 E加到电动机电枢两端 靠VD1续流9.2.3 PWM功率转换电路 9.2.3 PWM功率转换电路 （一）简单的不可逆PWM控制电路 占空比；Ua 平均电压； ED 转动反电势 在重载（负载力矩大、 ia大）情况下，仅是ia减小，感应电势 维持ia>09.2.3 PWM功率转换电路 在轻载情况下可能断流 不能反转、不能制动（电流不能反向通过电枢）9.2.3 PWM功率转换电路 （一）简单的不可逆PWM控制电路 (二) 制动不可逆PWM控制电路(二) 制动不可逆PWM控制电路a)电路原理图b) 电动状态电压和电流波形null图9-16 制动不可逆PWM控制电路及其波形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9.2.3 PWM功率转换电路 9.2.3 PWM功率转换电路 （二） H型双极式可逆PWM控制电路 9.2.3 PWM功率转换电路 0≤t<τ期间，V1、V4饱和导通，V2、V3截止，E加在电枢AB两端，UAB=+E； τ≤tT时，ub1、ub4变正，但由于电枢反电动势的作用，V1、V4不能立即导通，ia沿回路经VD4、VD1续流。反向电流ia降至零后，VD4、VD1切断，V1、V4导通。电流ia流经1、2、3、4四支回路。 9.2.3 PWM功率转换电路 （二） H型双极式可逆PWM控制电路 9.2.3 PWM功率转换电路 双极式可逆PWM控制电路的可逆性由正、负脉冲电压的宽窄而定。当正脉冲宽度τ>T/2时，电枢两端的平均电压为正，电动机正转；当τ