【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 由交流 圖 35b 為穩(wěn)態(tài)時(shí)電樞端電壓 au 、電樞平均電壓 aU 和電樞電流 ai 的波形。 數(shù)字式 PWM 控制 數(shù)字式 PWM 調(diào)制電路主要由計(jì)數(shù)器和數(shù)字比較器或由定時(shí)電路和觸發(fā)器構(gòu)成。 第三章 調(diào)速系統(tǒng)的直流脈寬調(diào)制 PWM(Pulse Width Modulation)控制就是脈寬調(diào)制技術(shù)：即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行 路和數(shù)字式 PWM 控制電路。 各變量的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系： imU? 為 ASR 的輸出限幅值。由此看來，閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用 ，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降。對(duì)于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)， 項(xiàng)指標(biāo)并不是 彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義， 一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。 調(diào)壓調(diào)速 共 23 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 26 調(diào)壓調(diào)速特性曲線 如圖 26，額定勵(lì)磁保持不變，理想空載轉(zhuǎn)速 0n 隨 U 減小而減小，各特性線斜率不變，由此可 動(dòng)系統(tǒng)中被廣泛采用。 電機(jī)基本調(diào)速方法 由電機(jī)學(xué)基本理論可知，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性方程式為 共 23 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Φ —?jiǎng)?lì)磁磁通（ Wb）； eK —由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)； 由上式可見，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案可有以下三種。 圖 22 晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（ VM 系統(tǒng)） 直流斬波器或脈寬調(diào)速 圖 23 直流斬波器 — 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理圖和電壓波形 2）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小。 圖 21 旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（ GM 系統(tǒng)） 靜止式可控整流器調(diào)速系統(tǒng) 自從晶閘管（俗稱“可控硅”）問世，到了 60 年代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，并應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，即晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng) 共 23 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （ VM 系統(tǒng)）。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本文共分為 四 章，主要針對(duì) 直流調(diào)速 系統(tǒng)的 PWM 控制進(jìn)行相關(guān)研究。 控制技術(shù) 已居世界先進(jìn)水平。但隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯示出來。 本文主要討論了直流調(diào)速系統(tǒng)的基本概念，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地介紹了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速電流負(fù)反饋雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，工作原理，脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理和控制方法，介紹了直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路和系統(tǒng)構(gòu)成。最后應(yīng)用 MATLAB 的 Simulink，采用面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖的仿真技術(shù)，對(duì)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。由于換向 從 20 世紀(jì) 80 年代起，在電氣傳動(dòng)自動(dòng)化領(lǐng)域中出現(xiàn)了一個(gè)革命性的變化，這就是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。但由于造價(jià)較高，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用局限性較大，在較短的時(shí)間內(nèi)難以取代較為落后的直流調(diào)速。第一章主要 概述了直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究 背景與 發(fā)展 現(xiàn)狀；第二章 介紹了直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的 理論基礎(chǔ)，簡(jiǎn)要介紹了 調(diào)速 的原理和結(jié)構(gòu)；第三章 介紹了脈寬調(diào)制原理及對(duì) 目前常用的各種 PWM 變換器 進(jìn)行 了 分析；第四章 對(duì)基于 PWM 控制技術(shù)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì) ，并 運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件 對(duì)其進(jìn)行了仿真研究；最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。如圖 22， VT 是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 cU 來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓 dU ，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。 3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬。 電樞串電阻調(diào)速 圖 24 調(diào)阻調(diào)速特性曲線 如 圍窄，不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)速，只用于一些要求不高的場(chǎng)合。 轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo) 對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有以下三個(gè)方面： 1） 調(diào)速 2） 備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 共 23 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 根據(jù)自動(dòng)控制原理，反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)是按被調(diào)量的偏差進(jìn)行控制的系統(tǒng)，只要被調(diào)量出現(xiàn)偏差 圖 27a 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 將給定量和擾動(dòng)量看成兩個(gè)獨(dú)立的輸入量，只考慮給定作用時(shí)的閉環(huán)系統(tǒng)： pseKKK C ?? （ 25） 它相當(dāng)于在測(cè)速反饋電位器輸出端把反饋回路斷開后，從放大器輸入起直到測(cè)速反饋 輸出為止總的電壓放大系數(shù)，是各環(huán)節(jié)單獨(dú)的放大系數(shù)的乘積。 圖 28 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)機(jī)械特性的關(guān)系 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 雙閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性 圖 211 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 （二）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 這時(shí)， ASR 輸出達(dá)到限幅值 imU? ，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過程分析 設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個(gè)重要目的就是要獲得接近理想起動(dòng)過程，因此在分析雙閉環(huán)調(diào)速系 看作為是一個(gè)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。 PWM 控制技術(shù) 模擬式 PWM 控制 共 23 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ont 圖 31 PWM 控制電路原理 （ 31） 式中 kmu ——控制信號(hào) ku 的最大值。數(shù)字式 圖 34 計(jì)數(shù)器和數(shù)字比較器組成的數(shù)字脈寬調(diào)制器的波形圖 PWM 變換器 PWM 變換器作用是：用 PWM 控制電路的輸出波形信號(hào)，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度不可逆與可逆兩大類?？梢姡€(wěn)態(tài)電流 ai 是 制動(dòng)不可逆 PWM變換器 圖 36a 所示為具有制動(dòng)狀態(tài)的不可逆 PWM 變換器?？刂齐娐饭ぷ髟陔妱?dòng)狀態(tài)時(shí)的電壓、電能耗制動(dòng)作用。綜上所述，具有制動(dòng)回路的不可逆 PWM 變換器的電樞電流始終是連續(xù)的。 第四章 PWM 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PWMM 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 電力晶體管構(gòu)成的 PWM 變換器是調(diào)速系統(tǒng)的主電路，是對(duì)已有的 PWM 波形的電壓信號(hào)進(jìn)行功率 放大，并不改變信號(hào)的 PWM 波性質(zhì)。 3．限流保護(hù)環(huán)節(jié)（ＦＡ） 在邏輯延時(shí)環(huán)沖信號(hào)進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)主電路的電力晶體管，每個(gè)晶體管應(yīng) 共 23 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 有獨(dú)立的基極驅(qū)動(dòng)電路。分流電路靠開關(guān)器件 VTb在泵升電壓達(dá)到允許數(shù)值時(shí)接通。 圖 45 雙極式可逆變換器的控制原理圖 圖 46 可逆雙極式變換器工作各參數(shù)波形 調(diào)速時(shí)， ? 的可調(diào)范圍為 0~1， –1? +1。只要轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)放大倍數(shù)足夠大，最后仍能靠 ASR 的積分作 用，消除轉(zhuǎn)速偏差。 圖 49 雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖 1．主電路建模和參數(shù)設(shè)置： 由圖 49 可見，主電路由直流電源、 IGBT 逆變器橋、直流電動(dòng)機(jī)等部分組成。 1）給定電壓環(huán)節(jié) nU? ：改變給定電壓即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n ，從 sources 模塊組中選取兩個(gè)模塊“ constant”，可先設(shè)定其一參數(shù)為 10，另一參數(shù)設(shè)為 10，作為給定環(huán)節(jié)，可正負(fù)切換給定值，使電動(dòng)機(jī)能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)的仿真、仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析 當(dāng)建 eT 及 勵(lì)磁電流 fi 的波形曲線。 a 轉(zhuǎn)速 n （ nU? =6） b 轉(zhuǎn)速 n （ nU? =4） 圖 419 改變 nU? 后的轉(zhuǎn)速 n 仿真波形 共 23 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 總結(jié) 本文主要利用 MATLAB 對(duì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真和調(diào)試。為了使系統(tǒng)能保證穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，且能夠快速起制動(dòng)，重點(diǎn)介紹了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)工作原理以及如何利用 仿真軟件進(jìn)行仿真 ，我查閱了大量相關(guān)資料，學(xué)會(huì)了許多知識(shí)，培養(yǎng)了我獨(dú)立解決問題的能力。 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2]洪乃剛，電力電子技術(shù)基礎(chǔ)。安徽工業(yè)大學(xué)， 2021 [6]彭鴻才，電機(jī)原理及拖動(dòng)。 d39。cdPq 9JWKf wvGt YM*Jgamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5ux^Gj