H型雙極模式PWM控制的功率轉換電路設計

　?、跒榱耸归_關頻率不至于對系統(tǒng)的動態(tài)性能產(chǎn)生不良影響，頻率應遠大于伺服系統(tǒng)本身的 通頻帶fc，一般應滿足經(jīng)驗式(5);

　?、蹫榱吮苊庖鸸舱瘢_關頻率應該高于系統(tǒng)中所有回路的諧振頻率;

　?、転榱颂岣唠妱訖C的利用率，必須限制電流脈動量$Ia，應該滿足式(6);

　?、蓍_關頻率的上限要受到IGBT的開關損耗和開關時間的限制，應滿足經(jīng)驗式(7)。

　　以某三軸飛行仿真轉臺方位軸伺服系統(tǒng)為例進行計算，該轉臺是我們目前國內功率最大的轉臺之一，功率為11000W，其中方位軸伺服系統(tǒng)的功率為7200W。三軸飛行仿真轉臺方位軸電動機參數(shù)如下：力矩系數(shù)KT=82.3N?m/A，供電電壓Us=+120V，電樞電阻Ra=2.48Ω，電樞電感La=0.019H，電機軸上靜摩擦力矩Tf=21010N?m，系統(tǒng)通帶頻率fc=34Hz，額定電流IN=60A，啟動電流Is≈IN，αs=Is/IN≈1，Te=La/Ra=0.0079。

　　由式(4)～(7)確定開關頻率范圍340Hz

　　圖5功率損耗曲線

　　試驗結果

　　在某三軸飛行仿真轉臺方位軸伺服系統(tǒng)中采用可逆單極模式PWM控制時，方位軸伺服系統(tǒng)的能夠啟動的最低平穩(wěn)速度為0.05°/s;而采用了本文設計的功率轉換電路的H型雙極模式PWM控制時，能夠啟動的最低平穩(wěn)速度為0.01°/s，如圖6所示(橫坐標軸為采樣點，采樣頻率400Hz)，方位軸伺服系統(tǒng)的低速特性得到了明顯的提高。圖6某三軸轉臺方位軸伺服系統(tǒng)的啟動速度曲線由于電樞電流有脈動量，電動機會有高頻顫動，系統(tǒng)的最低平穩(wěn)速度隨之也有脈動;但脈動量很小，小于0.00025°/s，僅為速度值2.5%。

　　結論

　　本文設計的H型雙極模式PWM控制的功率轉換電路，減小了雙極模式PWM控制的功率損耗;通過計算合理的開關頻率，功耗進一步減小。使得H型雙極模式PWM控制應用在大功率伺服系統(tǒng)中。實際工程應用表明：其應用在某三軸飛行仿真轉臺的方位軸大功率伺服系統(tǒng)中，明顯提高了伺服系統(tǒng)的低速特性;這種提高系統(tǒng)低速特性的方法，在工程實際中具有簡單易行的優(yōu)點。這種功率轉換電路設計在改善大功率伺服系統(tǒng)低速特性中具有較好的實際應用價值。