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加工中心伺服系统的PWM主回路
PWM主回路
晶体管直流PWM调速原理框图与晶闸管直流调速原理框图相似,都是由作为功率放大的主电路和控制电路所组成。PWM主回路有T型可逆与不可逆电路及H型可逆电路。
在数控机床进给直流伺服电动机驱动中常采用H型可逆电路。如图4.59所示为H型倍频PWM主回路。所谓倍频是指功率放大器输出电压的频率比开关频率提高1倍
 
图4.59H型倍频PWM主回路
晶体管VT1、VT2、VT3、VT4驱动信号ub1、ub2、ub3、ub4的波形如图4.60所示。当速度控制电压Un*为正,电枢电压U大于电枢感应电动势E,电动机处于正向电动状态。图4.60中,在t1≤tt2期间,驱动信号ub1、ub4为正,晶体管VT1和VT4饱和导通;驱动信号ub2、ub3为负,晶体管VT2和VT3截止,PWM主电路的等效电路图为图4.61(a),电源UD经VT1和VT4向电动机提供能量U=UD,电枢电流为Ia。在t2≤tt3期间,驱动信号ub1、ub3为正,但VT3并不能导通,因为电枢电感的作用电枢电流Ia经VT1和VD3继续流通,等效电路图为图4.61(b)。在t3≤tt4期间,驱动信号ub1、ub4为正,同t1≤tt2。在t4≤tt5期间,驱动信号ub2、ub4为正,电枢电流Ia经VT4和VD2继续流通,等效电路图为图
 
管图4.60晶体管驱动信号波形图
 
(a)(b)(c)
图4.61正向电动状态PWM主电路的等效电路图
当速度控制电压Un*减少,电枢电压U小于电枢感应电动势E,电枢电流为Ia,流向与电动状态相反,电动机处于正向制动状态。图4.57中,在t1≤tt2期间,驱动信号ub1、ub4为正,电枢电流为Ia,经VD4和VD1向电源回馈能量,PWM主电路的等效电路图为图4.62(a)。在t2≤tt3期间,驱动信号ub1、ub3为正,反向制动电流Ia经VT3和VD1产生能耗制动,等效电路图为图4.62(b)。在t3≤tt4期间,PWM主电路工作状况同t1≤tt2。在t4≤tt5期间,驱动信号ub2、ub4为正,反向制动电流Ia经VD4和VT2继续能耗制动,等效电路图为图
 
图4.62正向制动状态PWM主电路的等效电路图
根据上述分析,电动机电枢电压波形为方波,电枢电压U由速度控制电压Un*控制。改变速度控制电压Un*的大小,即可改变电枢电压方波的宽度,从而改变电枢电压的平均
U,达到调速的目的。电动机的正、反转由速度控制电压Un*的正、负所决定。

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