斬波控制直流調速(speed control of chopper-controlled DC；motor)是指控制一系列脈衝電壓的導通比來調節直流電動機電樞端電壓，實現直流電動機調速的技術，又稱脈衝控制直流調速。一般常採用調節電動機電樞端電壓以實現調速。自20世紀60~70年代斬波控制直流凋速問世以來，該項調速技術用的主要設備斬波器以採用半導體電晶體為主。但強迫關斷晶閘管的換流電路很複雜，技術難度大，限制了這項技術的使用。到70年代後期至80年代，隨著自關斷功率半導體器件(即可關斷晶閘管GTO，大功率電晶體BJT、場效應電晶體MOSFET、絕緣柵雙極電晶體IGBT等開關器件)的相繼出現和實用化，以及電力電子技術的發展，使得斬波控制直流調速得到更加廣泛的套用。
基本介紹
- 中文名：斬波控制直流調速
- 外文名：speed control of chopper-controlled DC；motor
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 別稱：脈衝控制直流調速
簡介,斬波直流調速的原理,PWM方式的特點及其套用,
簡介
斬波控制直流調速(speed control of chopper-controlled DC；motor)是指控制一系列脈衝電壓的導通比來調節直流電動機電樞端電壓，實現直流電動機調速的技術，又稱脈衝控制直流調速。一般常採用調節電動機電樞端電壓以實現調速。
斬波直流調速的原理
斬波直流調速的原理電路見圖(a)，其等效電路如圖(b)所示。控制一系列脈動電壓導通比的裝置稱斬波器。圖中用理想的快速開關S代表斬波器，接於直流電源U與直流電動機M之間，在S斷開時二極體V為電動機的電樞電流提供續流通道。若S快速通斷甲且通斷的周期T(稱斬波周期)很短，大大小於電動機M的機電時間常數，這樣得到的電機端電壓將為一系列脈衝電壓，如圖(c)所示。設理想快速開關閉合時間為ton，關斷時間為toff，輸出的系列脈衝電壓的平均值與閉合時間及通斷周期T（T=ton+toff）的比(即導通比a)有關。改變導通比就可改變電機端電壓的平均值，從而達到調速的目的。
控制導通比a有三種方式：
(1) PWM脈衝寬度調製：保持斬波通斷周期T不變，即斬波頻率f(f=1/T)不變，只改變斬波器的導通時間t的脈衝寬度調製。
(2) PFM脈衝頻率調製：保持導通時間ton不變(或關斷時間toff不變)，改變斬波通斷周期T，即改變斬波頻率f的脈衝頻率調製。
(3) PTM脈衝時間調製：導通時間ton與斬波周期T(或頻率f)協同調節的脈衝時間調製。
圖PWM方式的特點及其套用
這幾種調製方式中，PWM方式對解決斬波頻率與機械固有頻率、濾波頻率等的諧振，以及對信號、無線電等的干擾問題比較容易。並且這種調速方法具有能使電動機在四象限運行和實現再生制動、節約能源、改善電源環境、調速平滑、調速範圍寬、回響快等優點，廣泛套用於元軌電車、地下鐵道、電動車組，工礦電機車、蓄電池車、潛艇、數控工具機等方面。
自20世紀60~70年代斬波控制直流凋速問世以來，該項調速技術用的主要設備斬波器以採用半導體電晶體為主。但強迫關斷晶閘管的換流電路很複雜，技術難度大，限制了這項技術的使用。到70年代後期至80年代，隨著自關斷功率半導體器件(即可關斷晶閘管GTO，大功率電晶體BJT、場效應電晶體MOSFET、絕緣柵雙極電晶體IGBT等開關器件)的相繼出現和實用化，以及電力電子技術的發展，使得斬波控制直流調速得到更加廣泛的套用。由於斬波控制直流調速的開關顏率可在數千赫至數百千赫，使系統即使在電樞同路電感很小的情況下，電流也不會斷續，從而可在很低轉速時也能平穩運行，所以它與晶閘管相控變流技術比較，具有動態回響更快、調速範圍更寬等優點。在某些場合有以斬波控制直流調速取代相位控制直流調速的趨勢。
