电机死区电压与PWM死区时间的关系分析
eetrendadi 2023-12-06


一、电机死区电压

直流电动机的转速与电枢电压成正比,但是当电压很低的时候,电机并不能启动。电枢电压从零开始,当提高到电机可以转动时的电压成为“死区电压”,意味着低于此电压,电机不能转动。死区电压和额定电压一般差距多少呢?不同的电机有差别,一般说在10-15%左右吧。例如12V的电机,在低于1.5-2V的时候可能就启动不了了。

二、PWM死区时间

PWM是脉宽调制与死区:

在电力电子中,最常用的就是整流和逆变。这就需要用到整流桥和逆变桥。对三相电来说,就需要三个桥臂。以两电平为例,每个桥臂上有两个电力电子器件,比如igbt。这两个igbt不能同时导通,否则就会出现短路的情况。

因此,设计带死区的PWM波可以防止上下两个器件同时导通。也就是说,当一个器件导通后关闭,再经过一段死区,这时才能让另一个导通。

死区与死区时间:

通常,大功率电机、变频器等,末端都是由大功率管、IGBT等元件组成的H桥或3相桥。每个桥的上半桥和下半桥是是绝对不能同时导通的,但高速的PWM驱动信号在达到功率元件的控制极时,往往会由于各种各样的原因产生延迟的效果,造成某个半桥元件在应该关断时没有关断,造成功率元件烧毁。

死区就是在上半桥关断后,延迟一段时间再打开下半桥或在下半桥关断后,延迟一段时间再打开上半桥,从而避免功率元件烧毁。这段延迟时间就是死区。(就是上、下半桥的元件都是关断的)死区时间控制在通常的低端单片机所配备的PWM中是没有的。

死区时间是PWM输出时,为了使H桥或半H桥的上下管不会因为开关速度问题发生同时导通而设置的一个保护时段,所以在这个时间,上下管都不会有输出,当然会使波形输出中断,死区时间一般只占百分之几的周期。但是PWM波本身占空比小时,空出的部分要比死区还大,所以死区会影响输出的纹波,但应该不是起到决定性作用的。

三、死区优缺点

“死区”优点就不用说了,缺点是使谐波的含量有所增加。

综上所述,我们在使用PWM控制电机转速时,首先应给一定的PWM以克服电机的死区电压(PWM占空比决定电机的平均电压),其次,在产生PWM波时还应添加死区波段,当然现在大多数单片机已经自带PWM死区控制了。


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