"带制动的不可逆直流PWM系统-PWM原理及产生电路"
PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)是一种常见的数字信号处理技术,广泛应用于电力电子设备,如直流电机控制、电源转换等领域。PWM技术的核心是通过调节一系列脉冲的宽度来等效地获得所需的波形,包括形状和幅值。这一方法在保持脉冲频率不变的情况下,通过改变脉冲的占空比来调整信号的平均值,从而实现对输出电压或电流的控制。
在带制动的不可逆直流PWM系统中,V2元件可以使得电机电流反向流动,使电机工作在发电机状态,这在电机快速停止或反转时尤其重要,因为能够提供回馈能量并防止电机过热。这种制动方式称为再生制动或能耗制动,能有效提高系统的能效和动态响应。
PWM控制技术的理论基础是面积等效原理。这个原理指出,在一个具有惯性的环节中,尽管窄脉冲的形状可能不同,但只要它们的冲量(即面积)相等,所产生的效果基本上是相同的。例如,将矩形脉冲、三角形脉冲或正弦半波脉冲加到电路中,如果它们的冲量相同,那么电路的输出响应波形也会基本一致。这一原理为PWM调压提供了理论支持。
在直流电机的PWM调压系统中,电源电压US经过 PWM 控制器生成占空比可调的PWM波形,该波形加在电机电枢两端,通过改变占空比a来改变电机的平均电压UO。例如,如果PWM波的周期T固定,那么占空比为a的电压相当于100%占空比时电压aUs的平均值。通过调整a,就可以控制电机的转速和方向,实现精细的电机控制。
PWM控制技术得益于全控型器件的发展,如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管),这些器件使得PWM控制的实现更为简便且高效。由于PWM技术在逆变电路中的广泛应用,它在电力电子技术领域占据了至关重要的地位。结合逆变电路的知识,我们可以更全面地理解PWM在实际系统中的作用和设计方法。
PWM技术是现代直流伺服控制技术中的核心部分,它通过脉冲宽度的调制来实现对电机电压和电流的精确控制,同时,再生制动功能使得系统能效更高,动态响应更快。在设计和分析带制动的不可逆直流PWM系统时,深入理解和灵活运用PWM原理至关重要。