PWM 轉換器基本工作原理及簡介

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PWM 轉換器基本工作原理及簡介

PWM變換器的工作原理如圖所示。由于開關工作頻率的提高，濾波電感L，變壓器T等磁性元件以及濾波電容C等都可以小型化。

橋式可逆PWM變換器

可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式（亦稱H型）電路，如圖3—5所示。

圖一橋式可逆PWM變換器雙極式控制可逆PWM變換器的4個驅動電壓波形如圖3—6所示。

PWM 轉換器基本工作原理及簡介、橋式可逆PWM變換器

圖二雙極式控制可逆PWM變換器的驅動電壓、輸出電壓和電流波形

它們之間的關系是：Ug1=Ug4=-Ug2=-Ug3。在一個開關周期內，當0≤t<ton時，Uab= Us，電樞電流id沿回路1流通；當ton≤t<T時，驅動電壓反相，id沿回路2經二極管續流，Uab=-Us。因此，Uab在一個周期內具有正負相間的脈沖波形，這是雙極式名稱的由來。
圖二也繪出了雙極式控制時的輸出電壓和電流波形。1dI相當于一般負載的情況，脈動電流的方向始終為正；2dI相當于輕載情況，電流可在正負方向之間脈動，但平均值仍為正，等于負載電流。電動機的正反轉則體現在驅動電壓正、負脈沖的寬度上。當正脈沖較寬時，ton>T/2,則Uab的平均值為正，電動機正轉，反之，則反轉；如果正、負脈沖相等，t=T/2,平均輸出電壓為零，則電動機停止。圖3—6所示的波形是電動機正轉時的情況。
雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為：
PWM 轉換器基本工作原理圖

若占空比ρ和電壓系數γ的定義與不可逆變換器相同，則在雙極式是可逆變換器中：γ=2ρ-1就和不可逆變換器中的關系不一樣了。調速時，ρ的可調范圍為0~1，相應的，γ=（-1）~（+1）。當ρ>1/2時，γ為正，電動機正轉；當ρ<1/2時，γ為負，電動機反轉；當ρ=1/2時，γ=0，電動機停止。但電動機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負脈寬相等的交變脈沖電壓，因而，電流也是交變的。這個交變電流的平均值為零，不產生平均轉矩，徒然增大電動機的損耗，這是雙極式控制的缺點。但它也有好處，在電動機停止時仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時的靜摩擦死區，起著所謂“動力潤滑”的作用。
雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有下列優點：
1) 電流一定連續；
2) 可使電動機在四象限運行；
3) 電動機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區；
4) 低速平穩性好，系統的調速范圍可達1：20000左右；
5) 低速時，每個開關器件的驅動脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導通。

12V電源適配器雙極式控制方式的不足之處是：在工作過程中，4個開關器件可能都處于開關狀態，開關損耗大，而且在切換時可能發生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅動脈沖之間，應設置邏輯延時。為了克服上述缺點，可采用單極式控制，使部分器件處于常通或常斷狀態，以減少開關次數和開關損耗，提高可靠性，但系統的靜、動態性能會略有降低.

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