调速控制系统基本结构和原理

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：随着全控型电力电子器件的问世，出现了脉宽调制变换器。基于以上PWM系统的优势，随着全控型器件耐压、过流能力的不断提高，控制性能的进一步完善，直流脉宽调速控制系统将会逐渐取代直流调速系统（V-M），拥有更广阔的市场前景。本节将以IGBT为例对直流脉宽调制系统的工作原理、特性及电路进行分析介绍。

由晶闸管变流装置控制的直流调速系统（V-M系统），因其线路简单、效率高、体积小、成本低、无噪声等优点，在一般工业上得到了广泛应用，尤其是在大功率系统中的运用。但是从控制特性中可见该系统在处于深调速状态时，晶闸管的导通角很小，使得系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压畸变，殃及附近的用电设备。一旦其设备容量在电网中所占比例较大，还将造成所谓的电力公害，此时，必须增设无功补偿和谐波滤波装置。

随着全控型电力电子器件的问世，出现了脉宽调制变换器。该变换器的作用是采用脉冲宽度调制的方法，将一种恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而改变平均输出电压的大小，以调节电动机转速。这种由全控器件控制直流电动机调速的脉宽调制系统（PWM系统）与V-M系统相比，主电路简单，开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小，低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，快速响应性能好，动态抗扰能力强。电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。基于以上PWM系统的优势，随着全控型器件耐压、过流能力的不断提高，控制性能的进一步完善，直流脉宽调速控制系统（PWM-M）将会逐渐取代直流调速系统（V-M），拥有更广阔的市场前景。(https://www.chuimin.cn)

常用的全控电力电子器件包括电力晶体管（GTR）、可关断晶闸管（GTO）、电力电子场效应晶体管（power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、MOS控制晶闸管（MCT）等，这些全控器件构成的直流脉宽调速系统原理一样，只是不同器件具有不同的驱动、保护及其他器件使用要求。本节将以IGBT为例对直流脉宽调制系统的工作原理、特性及电路进行分析介绍。

调速控制系统基本结构和原理

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