概 述 直流電機脈沖寬度調制（Pulse Width Modwtated-簡稱PWM）調速系統產生于70年代中期.最早用于不可逆、小功率驅動,例如自動跟蹤天文望遠鏡、自動記錄儀表等 。近十多年來,由于晶體管器件水平的提高及電路 技術的發展,同時又因出現了寬調速永磁直流電機, 它們之間的結合促使PWM技術的高速發展,并使電氣驅動技術推進到一個新的高度. 在國外,PWM最早是在軍事工業以及空間技術中應用。它以優越的性能,滿足那些高速度、高精度隨動跟蹤系統的需求。近八、九年來,進一步擴散到民用工業,特別是在機床行業、自動生產線及機器人等領域中廣泛應用。 可以這樣說,六十年代中期發展起來的晶體管OTL電路、OCL電路,特別是橋型無變壓器輸出的BTL電路,為PWM系統的發展奠定了電路基礎,而各種先進的功率器件（如GTR,IGBT模塊等）及寬調速直流電機的出現,更為PWM技術的應用提供了良好的條件。 PWM系統的特點 （相對于SCR系統而言） 1）開關損耗小,變流器效率高。 2）系統主回路電源是經過整流及大容量電容器慮波后供電,因而不會因電網電壓波形的失真而影響調節質量。 3）以1KHZ-8KHZ的高頻脈沖電流給電機的電樞供電,由于是感性負載,脈沖電流得以濾平,所以波系數小,電機發熱量小,可以減小機械變形,從而能提高工作機械的精度。也正是由于波形系數小,電機利用率高,從相同發熱量的角度考慮,PWM系統獲得可以比SCR系統高1.3-1.8倍的轉矩,因此PWM系統可以選用較小容量的電機.特別是工作在正反轉頻繁的伺服系統中,其優點尤為突出。 4）系統的響應頻帶很寬,可達到100-200HZ以上。因此起制動非常快,而且超調量小,可以大大提高高沖擊率機械的生產效率。 5）因系統采樣頻率高,頻帶寬,所以抗負載擾動的性能好,動態速度下降小,恢復時間快,因此動態硬度好,加工零件表面光潔度高。 6）同樣由于采樣頻率高,避開了電機及傳動機械的共振點,所以運動平穩,這也是提高加工光潔度的一個有利因素。 7）PWM系統很容易地實現四象限運行。當用于2千瓦以下的電機時,在再生制動的情況下,再生的能量可儲存在功率電容器中,2千瓦以上的電機,再采用特殊電子線路,讓能量饋送到再生負載電阻上去,以加快制動過程,并防止電子元件因過壓而造成損壞。 8）PWM系統調速范圍寬,最低速度可達到1轉/24小時。這特別適用于自動記錄系統。例如地震監測站的地磁變化曲線的記錄等。而在機床伺服驅動系統中應用時,1轉/分鐘即夠用。PWM系統的最低速度實際取決于速度調節器的零點飄移量、速度給定電壓的精度與分辯率、以及測速電機的紋波系數和電動機的波動力矩等。從PWM伺服單元本身看,其潛力是很大的。 9）有于PWM本身性能的優越,因此不必象SCR系統那樣,為了提高系統性能而費盡心機,添加了許多環節,增加了系統的復雜性。例如各種濾波環節、電抗器之類的慣性環節、電流自適應環節以及函數發生器環節等等。使驅動系統的結構更加簡單可靠,調整于維護都十分方便。同時對個種參數不同的直流電機均有很好的適應性。 作為小結,用表1列出PWM系統于SCR系統的主要性能對比。