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概 述： 直流電機脈沖寬度調制(Pulse Width Modwtated-簡稱PWM)調速系統產生于70年代中期.最早用于不可逆、小功率驅動,例如自動跟蹤天文望遠鏡、自動記錄儀表等 。近十多年來,由于晶體管器件水平的提高及電路 技術的發(fā)展,同時又因出現了寬調速永磁直流電機, 它們之間的結合促使PWM技術的高速發(fā)展,并使電氣驅動技術推進到一個新的高度. 在國外,PWM最早是在軍事工業(yè)以及空間技術中應用。它以優(yōu)越的性能,滿足那些高速度、高精度隨動跟蹤系統的需求。近八、九年來,進一步擴散到民用工業(yè),特別是在機床行業(yè)、自動生產線及機器人等領域中廣泛應用。 可以這樣說,六十年代中期發(fā)展起來的晶體管OTL電路、OCL電路,特別是橋型無變壓器輸出的BTL電路,為PWM系統的發(fā)展奠定了電路基礎,而各種先進的功率器件(如GTR,IGBT模塊等)及寬調速直流電機的出現,更為PWM技術的應用提供了良好的條件。 PWM系統的特點 (相對于SCR系統而言) 1)開關損耗小,變流器效率高。 2)系統主回路電源是經過整流及大容量電容器慮波后供電,因而不會因電網電壓波形的失真而影響調節(jié)質量。 3)以1KHZ-8KHZ的高頻脈沖電流給電機的電樞供電,由于是感性負載,脈沖電流得以濾平,所以波系數小,電機發(fā)熱量小,可以減小機械變形,從而能提高工作機械的精度。也正是由于波形系數小,電機利用率高,從相同發(fā)熱量的角度考慮,PWM系統獲得可以比SCR系統高1.3-1.8倍的轉矩,因此PWM系統可以選用較小容量的電機.特別是工作在正反轉頻繁的伺服系統中,其優(yōu)點尤為突出。 4)系統的響應頻帶很寬,可達到100-200HZ以上。因此起制動非?？?而且超調量小,可以大大提高高沖擊率機械的生產效率。 5)因系統采樣頻率高,頻帶寬,所以抗負載擾動的性能好,動態(tài)速度下降小,恢復時間快,因此動態(tài)硬度好,加工零件表面光潔度高。 6)同樣由于采樣頻率高,避開了電機及傳動機械的共振點,所以運動平穩(wěn),這也是提高加工光潔度的一個有利因素。 7)PWM系統很容易地實現四象限運行。當用于2千瓦以下的電機時,在再生制動的情況下,再生的能量可儲存在功率電容器中,2千瓦以上的電機,再采用特殊電子線路,讓能量饋送到再生負載電阻上去,以加快制動過程,并防止電子元件因過壓而造成損壞。 8)PWM系統調速范圍寬,最低速度可達到1轉/24小時。這特別適用于自動記錄系統。例如地震監(jiān)測站的地磁變化曲線的記錄等。而在機床伺服驅動系統中應用時,1轉/分鐘即夠用。PWM系統的最低速度實際取決于速度調節(jié)器的零點飄移量、速度給定電壓的精度與分辯率、以及測速電機的紋波系數和電動機的波動力矩等。從PWM伺服單元本身看,其潛力是很大的。 9)有于PWM本身性能的優(yōu)越,因此不必象SCR系統那樣,為了提高系統性能而費盡心機,添加了許多環(huán)節(jié),增加了系統的復雜性。例如各種濾波環(huán)節(jié)、電抗器之類的慣性環(huán)節(jié)、電流自適應環(huán)節(jié)以及函數發(fā)生器環(huán)節(jié)等等。使驅動系統的結構更加簡單可靠,調整于維護都十分方便。同時對個種參數不同的直流電機均有很好的適應性。 作為小結,用表1列出PWM系統于SCR系統的主要性能對比。 主要性能特點 ： 1) 采用新一代"IGBT"功率模塊和霍爾電流傳感器提高可靠性. 2) 完整的"板式盒"外形設計減少系統元件和故障排除時間. 3) 具有過壓,欠壓,超溫,過流,失速保護顯示電路. 4) 對高再生能量設計有旁路調節(jié)器可供用戶選用. 5) 可調峰值電流10%-250% ,保證電機合理工作, 同時使電機具有良好的動態(tài)性能. 6) 提供線性加/減速電路,可以將階躍速度指令轉換為滑坡輸出,此輸出應用于控制器,可產生光滑的加/減速響應. 7) 提供±15VDC(50ma)基準電源,可用于速度指令控制.