H型雙極模式PWM控制的功率轉換電路設計

　　②為了使開關頻率不至于對系統的動態性能產生不良影響，頻率應遠大于伺服系統本身的 通頻帶fc，一般應滿足經驗式(5);

　　③為了避免引起共振，開關頻率應該高于系統中所有回路的諧振頻率;

　　④為了提高電動機的利用率，必須限制電流脈動量$Ia，應該滿足式(6);

　　⑤開關頻率的上限要受到IGBT的開關損耗和開關時間的限制，應滿足經驗式(7)。

　　以某三軸飛行仿真轉臺方位軸伺服系統為例進行計算，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的功率為7200W。三軸飛行仿真轉臺方位軸電動機參數如下：力矩系數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中采用可逆單極模式PWM控制時，方位軸伺服系統的能夠啟動的最低平穩速度為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，系統的最低平穩速度隨之也有脈動;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中，明顯提高了伺服系統的低速特性;這種提高系統低速特性的方法，在工程實際中具有簡單易行的優點。這種功率轉換電路設計在改善大功率伺服系統低速特性中具有較好的實際應用價值。