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H型雙極模式PWM控制的功率轉(zhuǎn)換電路設(shè)計與分析

作者: 時間:2012-07-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

②為了使開關(guān)頻率不至于對系統(tǒng)的動態(tài)性能產(chǎn)生不良影響,頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于伺服系統(tǒng)本身的 通頻帶fc,一般應(yīng)滿足經(jīng)驗(yàn)式(5);

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/176638.htm

  ③為了避免引起共振,開關(guān)頻率應(yīng)該高于系統(tǒng)中所有回路的諧振頻率;

 ?、転榱颂岣唠妱訖C(jī)的利用率,必須限制電流脈動量$Ia,應(yīng)該滿足式(6);

 ?、蓍_關(guān)頻率的上限要受到IGBT的開關(guān)損耗和開關(guān)時間的限制,應(yīng)滿足經(jīng)驗(yàn)式(7)。

  

公式

  以某三軸飛行仿真轉(zhuǎn)臺方位軸伺服系統(tǒng)為例進(jìn)行計算,該轉(zhuǎn)臺是我們目前國內(nèi)最大的轉(zhuǎn)臺之一,為11000W,其中方位軸伺服系統(tǒng)的為7200W。三軸飛行仿真轉(zhuǎn)臺方位軸電動機(jī)參數(shù)如下:力矩系數(shù)KT=82.3N?m/A,供電電壓Us=+120V,電樞電阻Ra=2.48Ω,電樞電感La=0.019H,電機(jī)軸上靜摩擦力矩Tf=21010N?m,系統(tǒng)通帶頻率fc=34Hz,額定電流IN=60A,啟動電流Is≈IN,αs=Is/IN≈1,Te=La/Ra=0.0079。

  由式(4)~(7)確定開關(guān)頻率范圍340Hz

  

公式

  

功率損耗曲線

  圖5功率損耗曲線

  試驗(yàn)結(jié)果

  在某三軸飛行仿真轉(zhuǎn)臺方位軸伺服系統(tǒng)中采用可逆單極時,方位軸伺服系統(tǒng)的能夠啟動的最低平穩(wěn)速度為0.05°/s;而采用了本文設(shè)計的功率電路的H型時,能夠啟動的最低平穩(wěn)速度為0.01°/s,如圖6所示(橫坐標(biāo)軸為采樣點(diǎn),采樣頻率400Hz),方位軸伺服系統(tǒng)的低速特性得到了明顯的提高。圖6某三軸轉(zhuǎn)臺方位軸伺服系統(tǒng)的啟動速度曲線由于電樞電流有脈動量,電動機(jī)會有高頻顫動,系統(tǒng)的最低平穩(wěn)速度隨之也有脈動;但脈動量很小,小于0.00025°/s,僅為速度值2.5%。

  結(jié)論

  本文設(shè)計的H型的功率電路,減小了模式PWM控制的功率損耗;通過計算合理的開關(guān)頻率,功耗進(jìn)一步減小。使得H型雙極模式PWM控制應(yīng)用在大功率伺服系統(tǒng)中。實(shí)際工程應(yīng)用表明:其應(yīng)用在某三軸飛行仿真轉(zhuǎn)臺的方位軸大功率伺服系統(tǒng)中,明顯提高了伺服系統(tǒng)的低速特性;這種提高系統(tǒng)低速特性的方法,在工程實(shí)際中具有簡單易行的優(yōu)點(diǎn)。這種功率在改善大功率伺服系統(tǒng)低速特性中具有較好的實(shí)際應(yīng)用價值。

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