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第八章连续信号控制电路8-1简述典型PWM控制电路的基本结构。典型的PWM控制电路主要有模拟式PWM控制电路和数字式PWM控制电路。模拟式PWM控制电路主要由脉冲频率发生器和电压比较器构成，脉冲频率发生器一般用锯齿波发生器或三角波发生器。数字式PWM控制电路主要由计数器和数字比较器或由定时电路和触发器构成。8-2PWM控制电路在双极式工作时会不会发生电流断续现象？为什么？PWM控制电路在双极式工作时不会发生电流断续现象。因为四个大功率管分为两组，同一组中的两个晶体管同时导通、同时关断，两组晶体管之间交替地轮流导通和截止，电流可以反向，使得电枢电流始终是连续的。8-3图8-12所示电路在变为单极式控制时，当负载很轻的情况下电流会在一个周期内来回变向，试分析此时V1、V2、V3、V4的开关情况，并绘出电压、电流波形。单极式控制是指在一个开关周期之内，电动机电枢两端的调制脉冲是单一极性的。在这里，ub1=-ub3具有和双极式一样的正、负交替的脉冲波形，使V1、V3交替导通，至于V2和V4的驱动，则因电动机的转向而施加不同的控制信号。要电动机正转，ub2恒为负，ub4恒为正，使V2截止而V4常通。希望电动机反转时，则ub2恒为正，ub4恒为负，使V2常通而V4截止。在负载较重时，电流方向不变，0≤t＜τ之间，V1、V4导通，V2、V3截止，UAB=+E；τ≤t＜T之间，V4导通，VD3续流，V1、V2截止，V3不通，UAB=0。当负载很轻的情况下，τ≤t＜T之间的某一刻电枢电流经VD3续流减小到零时，则在反向电动势的作用下使V3导通，电枢电流改变方向经VD4续流从B流向A，这时V4不通，电动机进行能耗制动；0≤t＜τ之间，回馈制动电流经VD4、VD1续流减小到零后，处于饱和状态的V1、V4将电动机和电源接通，电枢电流改变方向从A流向B，波形见图X8-1。8-4何谓PAM调速？何谓PWM调速？这两种调速方式有什么不同？将变压与变频分开完成，即在把交流电整流为直流电的同时改变直流电压的幅值，而后将直流电压逆变为交流电时改变交流电频率的变压变频控制方式称为PAM调速。将变压与变频集中于逆变器一起完成，即交流电整流为直流电时电压恒定，然后由逆变器既完成变频又完成变压的控制方式称为PWM调速。PAM调速要采用可控整流器，并对可控整流器进行导通角控制，而PWM调速则采用不控整流器，工作时无需对整流器进行控制。8-5在120°导电角控制电路中(见图8-20)环形移位寄存器的状态只能有六个，为什么？当因某种干扰出现其它状态，如001110时，逆变器工作会出现什么情况？如何防止这种情况的发生？由于120°导通型逆变器正常工作的条件是每相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管各导通120°，上、下桥臂晶体管导通状态相互间隔60°，而且各项之间的相位差为120°，因而其开关导通状态只能有六个。移位寄存器在LD脉冲作用下产生初始状态111100，在脉冲驱动下进行环形移位，刚好六个状态为一循环。当出现其它状态时，120°导通型逆变器将不能正常工作。为避免这种情况发生，必须在给逆变器加电之前将环形移位寄存器置于初始状态。8-6180导通型逆变器正常工作的必要条件是什么？在某一时刻同时有几个功率器件导通？180°导通型逆变器正常工作的必要条件是可靠地换流，即每一相上、下桥臂主晶闸管交换导通时，必须经过短暂的全关断状态，以避免上、下两个主晶闸管同时导通的情况。根据180°导通型开关状态的工作顺序，让微处理机通过一个并口周期输出开关状态值，驱动晶闸管导通或关断，即可让逆变器工作。8-7什么是SPWM控制？采用SPWM控制有什么好处？在基本的PWM控制电路中，若载频信号用等要三角波，而基准信号采用正弦波，这时的脉宽调制控制就是SPWM控制。采用SPWM控制的好处是：调频、图X8-1ttttTTττOOOOEiauABubub调压都在逆变器内进行，控制及时，动态特性好，电动机的效率以及转矩脉动等都优于等宽PWM控制。8-8试分析单相全桥式电压源逆变器（见图8-17）各晶体管在双极性SPWM调制信号作用下的工作状况，画出输出电压波形。单相全桥式电压源逆变器结构原理如图8-17ａ所示。由1V、2V、3V、4V组成的单相逆变全桥，1V和2V（3V和4V）不能同时导通，1V到4V在如图8-17ｂ所示的开关工作状态下，负载LZ上得到的电压如图8-17ｃ所示。很明显，单相全桥式逆变器的交流输出电压的幅值可高达直流环节电动势Ｅ，其值是半桥式的一半。当输入信号为双极性SPWM调制信号时，逆变器输出的电压波形基本上就是正弦波。8-9常用的变频器有哪几种？试总结它们各自的特点和应用场合。常用的变频器有交–直–交电压型变频器、交–直–交电流型变频器、交–交变频器和脉宽调制（PWM）变频器。交–交变频器是直接将电网的交流电变换为电压和频率都可调的交流电，电路构成简单，效率高，低速大容量时经济，最高频率一般只能达到电源频率的1/2～1/3，适用于低频大容量的调速系统。交-直-交电流型变频器的特点是在逆变器的直流侧串联平波电抗器，使得直流电平直，形成电流源，可以方便地实现负载能量向电网回馈，可以快速、频繁地实现四象限运行，同时可以实现电流的闭环控制，提高了装置的可靠性。适用于单机快速调速系统。交–直–交电压型变频器在直流侧并联大容量滤波电容以缓冲无功功率，直流电源阻抗小，形成电压源；能量回馈电网较难，只能能耗制动，适用于小容量和频率不高的调速系统。PWM变频器的特点是调频和调压都由逆变器完成，二极管整流提供恒定的直流电压；变频功率因数高，调节速度快；输出电压和电流波形接近正弦波，改善了由矩形波引起的电机发热、转矩降低等电机运行性能，适用于单台或多台电机并联运行，动态性能要求高的调速系统。8-10AC-DC-AC变频器的主电路由哪几部分组成？各部分由什么主要元件组成？AC-DC-AC变频器由整流器和逆变器两部分组成。如图8-28所示，电流型变频器由主晶闸管61~VTVT、换流电容器61~CC、隔离二极管61~VDVD和平波电抗器L组成。如图8-29所示，电压型变频器的逆变器由晶闸管61~VTVT、换流电容器61~CC、换流电感线圈61~LL、反馈二极管61~VDVD以及衰减电阻AR、BR、CR等组成。8-11电流源型变频器和电压源变频器的主要区别在哪里？在性能上有什么差异？根据直流电路中滤波方式的不同,变频器被分为电压源型和电流源型两种。电压源型变频器直流电路采用电容器滤波。在波峰(电压较高)时，由电容器储存电能场，在波谷(电压较低)时，电容器将释放电场能来进行补充，从而使直流电压保持平稳。直流电路是一个电压源，故称为电压源型。其特点是(1)直流侧并联大电容,相当于电压源。直流电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗；(2)由于直流电压源的箝位作用，交流侧输出的电压波形为矩形波，并且与阻抗角无关。而交流侧输出的电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同；(3)当交流侧为阻抗负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时电流要反相，所以开关器件两端需要反并联二极管。电流源型变频器直流电路采用电抗器滤波。在波峰(电流较大)时，由电抗器储存磁场能，在波谷(电流较小)时，电抗器将释放磁场能来进行补充，从而使直流电流保持平稳。直流电路是一个电流源，故称为电流源型。其特点是(1)直流侧串联大电感,相当于电流源。直流电流基本无脉冲，直流回路呈现高阻抗；(2)由于开关器件仅改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流波形为矩形波，并且与阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同；(3)当交流侧为阻抗负载时需要提供无功功率，直流侧电感起到缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反相，因此不必像电压源逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。