直流伺服系统的PWM功率放大器应用研究

【摘要】： 在高精度伺服控制系统中，大多采用基于电力电子器件的脉宽调制型功率放大器，简称PWM功率放大器。它能实现宽范围的速度和位置控制并具有优良的性能。然而在PWM功率放大器的主回路中电力电子器件工作在开关状态，易产生过压、过流现象，器件承受较高dv／dt、di／dt并产生较大的损耗，影响器件本身的性能和寿命，同时dv／dt、di／dt还会产生严重的电磁干扰，如在光学测量设备中，这种干扰将会影响其它系统正常运行。因此开展PWM功率放大器的研究，设计出性能可靠、电磁兼容性好的PWM功率放大器具有重要的工程实用意义。 论文简要介绍PWM功率放大器的组成、工作原理、特点及存在问题；对常见H型双极性模式PWM功率放大器的工作特性作了定性和定量的分析，指出了电枢电流脉动量和电枢电流连续与否是衡量PWM控制方案优劣的两个本质参数。然后在围绕PWM功率放大器的电磁兼容性、可靠性及灵活控制等方面进行了以下工作： 为增加PWM功率放大器控制的灵活性，能够方便实现各种直流PWM控制模式，利用可编程逻辑器件的可重复编程和在线下载特性、用VHDL语言设计了基于可编程逻辑器件的PWM控制器。该控制器具有成本低、可靠性好及集成度高等特点。 对直流PWM功率放大器的电磁兼容性进行了分析，提出了抑制PWM功率放大器干扰的几种措施；在现有的PWM功率放大器上做了RCD吸收电路实验，实验结果表明，RCD吸收电路能有效抑制电机两端电压浪涌和dv／dt，di／dt引起的电磁干扰。 选用富士公司集驱动和保护于一体的智能功率模块(IPM-IGBT)制作了PWM功率转换电路，设计了上下阈值可单独调节的泵升电压检测电路，并利用内部集成的制动用IGBT和外接耗能电阻构成了泵升限制回路，使整机具有电路简单、体积小、可靠性高等特点。