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优化PWM伺服系统的开环机械特性

【摘要】:系统采用脉宽调制时,即使在稳态情况下,直流PWM调速系统的转矩和转速也都是脉动的。脉宽调速系统在准稳态下的机械特性是指其平均转速与平均转矩(电流)的关系。前面已介绍的带制动电流通路的不可逆PWM电路、双极式可逆PWM电路、单极式可逆PWM电路,这几种PWM变换器的准稳态的电压、电流波形都是相似的。图4-6带制动的不可逆电路开环机械特性

系统采用脉宽调制时,即使在稳态情况下,直流PWM调速系统的转矩和转速也都是脉动的。所谓稳态,是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态,电枢电流实际上是周期性变化的,严格说只能算作是“准稳态”。脉宽调速系统在准稳态下的机械特性是指其平均转速与平均转矩(电流)的关系。

前面已介绍的带制动电流通路的不可逆PWM电路、双极式可逆PWM电路、单极式可逆PWM电路,这几种PWM变换器的准稳态的电压、电流波形都是相似的。由于电路中具有反向电流通路,在同一转向下电流可正可负,无论是重载还是轻载,电流波形都是连续的,因而机械特性关系式比较简单,现就此简要分析如下。

对于有制动能力的不可逆电路和单极式可逆电路,其电压平衡方程式分可为0≤t<Ton及Ton≤t<T两个阶段:

式中:R、L分别为电枢电路的电阻电感

对于双极式可逆电路,只有第二个方程中的电源电压改为-Us,其他不变,即

则机械特性方程式为

或用转矩表示为

对于带制动的不可逆电路,0≤γ≤1,可得到如图4-6所示的机械特性,位于第Ⅰ、Ⅱ象限。对于可逆电路,-1≤γ≤1,其机械特性与图4-6相仿,只是扩展到了第Ⅲ、Ⅳ象限。

图4-6 带制动的不可逆电路开环机械特性