【正文】 動電路都起作用。 欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級和軟啟動電路。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負圖33轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串聯(lián)連接。在圖33中，標出了兩個調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實際極性，它們是按照觸發(fā)器GT的控制電壓為正電壓的情況標出的，而且考慮運算放大器的反相作用。其中PI調(diào)節(jié)器用帶限幅的輸出特性表示，這種PI調(diào)節(jié)器在工作中一般存在飽和和不飽和兩種狀況。圖34 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖實際上，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的，對于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器存在飽和與不飽和兩種情況。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和， ，所以。此時只剩下電流環(huán)起作用，雙閉環(huán)調(diào)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速無靜差系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單閉環(huán)恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由以上分析可知，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時ASR起主要調(diào)節(jié)作用。上述關(guān)系表明，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)決定的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓即電流環(huán)給定電壓是由負載電流和電流反饋系數(shù)決定的，而控制電壓即電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓則同時取決于轉(zhuǎn)速n和電流，或者說同時取決于和。綜上所述，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用可以歸納如下：（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用:①使電動機轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，保證穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速無靜差。②起動時保證獲得恒定的最大允許電流。它代表轉(zhuǎn)速環(huán)輸出量對電流環(huán)的影響。再把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)。可電流環(huán)還有另一個對電網(wǎng)電壓波動及時調(diào)節(jié)的作用,為了提高其抗擾性能,又希望把電流環(huán)校正成典Ⅱ系統(tǒng)。所以 按典Ⅰ系統(tǒng)設(shè)計,選PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： 式中 Ki—電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)—電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。把給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改為U*n(s)/α；再把時間常數(shù)為Ton和2T∑i的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(shù)為T∑n的慣性環(huán)節(jié)，且T∑n=Ton+2T∑I,，則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖可轉(zhuǎn)化成圖38（b）。2). ST飽和時，速度環(huán)退飽和超調(diào)量不大。min/r = 電樞回路總電阻R=20 = —轉(zhuǎn)速控制器的積分時間常數(shù) 一般選h=5 根據(jù)公式 經(jīng)計算得出= ； 轉(zhuǎn)速控制器電阻電容值取50K如圖39所示，為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。SG3525 是一種專用脈寬調(diào)制器控制電路，通過改變外接電阻和電容的數(shù)值，可以產(chǎn)生不同頻率的方波信號。 DLD邏輯延時單元，對PWM控制信號進行延時和整形。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用,在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器,分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流,再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制PWM變換器的觸發(fā)裝置。 系統(tǒng)單元調(diào)試 基本調(diào)速①速度調(diào)節(jié)器(ASR)和電流調(diào)節(jié)器(ACR)的調(diào)零把調(diào)節(jié)器的輸入端3全部接地，5之間接50K電阻，調(diào)節(jié)電位器RP3，使7端輸出絕對值小于1mv。把給定加到另一路進行同樣的操作。把正給定接入脈寬發(fā)生單元，調(diào)節(jié)給定，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1600rpm，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器中的RP1，使3端輸出的電壓為4V。在測試過程中逐步增大負載電阻Rg的阻值（即減小負載）就可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（I2），將其記入下面的表格：n(rpm)120011761153113611231108108011481032I(A)然后將電機反轉(zhuǎn)，增加給定Ug（負給定）使電機反向升速，調(diào)節(jié)給定電壓Ug和負載Rg使電動機(DJ15)的電樞電流Id=,轉(zhuǎn)速分別達到1200rpm。PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，具有調(diào)速簡單、調(diào)速范圍大、精度高、速度平穩(wěn)、電流脈動小、電機溫升低等優(yōu)點，使調(diào)速各項性能指標大為提高。在他的悉心指導(dǎo)下，我才得以順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計。這也是我順利完成畢業(yè)設(shè)計的一大動力。我還要感謝同組的同學(xué)，跟他們一起討論相關(guān)的課題，使我的思路得以極大的開闊，并能發(fā)現(xiàn)自己在某些內(nèi)容上的欠缺。但由于理論水平有限，仍有許多不足之處有待解決。測定直流電動機的各項電氣參數(shù)和時間常數(shù)，并應(yīng)用經(jīng)典控制理論的工程設(shè)計方法設(shè)計轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。 實驗結(jié)果 開環(huán)機械特性測試把電機、直流電源，接入系統(tǒng)，電動機、發(fā)電機加額定勵磁。觀測同一組橋臂（2或者4）之間的死區(qū)。③零速度封鎖器（DZS）觀測首先把零速封鎖器的輸入懸空，開關(guān)S1撥至“封鎖”狀態(tài)，輸出接速度或者電流調(diào)節(jié)器的零速封鎖端6，無論調(diào)節(jié)器的輸入如何調(diào)節(jié)，輸出7始終為零。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。DZS 為零速封鎖器，其輸出控制 ASR 和 ACR，當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)給定電壓為零時確保電動機轉(zhuǎn)速為零，避免運算放大器因零點漂移造成電動機不能停車。GD的作用是形成四組隔離的PWM驅(qū)動脈沖；PWM為功率放大電路，直接給電動機M供電。的PWM波，用于控制兩組臂。參數(shù)計算：按所用運算放大器取=20K 電流反饋系數(shù)：=轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：= τn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。圖37 電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計在設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時，可把已設(shè)計好的電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)。因此,一般多按典Ⅰ系統(tǒng)來設(shè)計電流環(huán)[6]。 首先應(yīng)決定要把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng),電流環(huán)的一項重要作用就是保持電樞電流在動態(tài)過程中不超過允許值,因而在突加控制作用時不希望有超調(diào),或者超調(diào)量越小越好。反電動勢對電流環(huán)來說只是一個變化緩慢的擾動作用，在電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程中可以近似的認為E不變，即△E=0。④在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。③其輸出限幅值決定允許的最大電流，在起動時給出最大電流給定信號。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)后，由于增加了電流內(nèi)環(huán)，而電網(wǎng)電壓擾動被包圍在電流環(huán)里，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，可以通過電流反饋得到及時調(diào)節(jié)，不必等到它影響到轉(zhuǎn)速后，再由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器作出反應(yīng)。 這就是采用了兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果，這樣的靜特性顯然比帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性要強得多。是所對應(yīng)的電樞電流最大值，由設(shè)計者根據(jù)電動機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度選定。 因而這是系統(tǒng)靜特性的正常運行段。因此系統(tǒng)具有絕對硬的靜特性（無靜差），即 當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非輸入信號反向使調(diào)節(jié)器所在的閉環(huán)成為開環(huán)。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，是內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外面，叫做外環(huán)。 此外，SG3525還具有以下功能，即無論因為什么原因造成PWM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個時鐘信號到來，PWM瑣存器才被復(fù)位。如果該高電平持續(xù)，軟啟動電容將充分放電，直到關(guān)斷信號結(jié)束，才重新進入軟啟動過程。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負載的變化而升高時，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWM比較器輸出為正的時間變長，PWM瑣存器輸出高電平的時間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。SG3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時鐘信號同步，為設(shè)計提供了極大的靈活性。如果該腳電壓低于門限電壓(Turnoff: 8V)，該芯片內(nèi)部電路鎖定，停止工作‘基準源及必要電路除外)使之消耗的電流降至很小(約2mA).另外。13腳:VC(推挽輸出電路電壓輸入端):作為推挽輸出級的電壓源，提高輸出級輸出功率。在重迭處有一個電流尖脈沖，起持續(xù)時間約為l00ns。過流檢測信號維持時間長時，軟起動端8接的電容C:將被放電。放電電阻RD和CT越大放電時間越長，反之則放電時間短。其取值范圍為2K歐到150K歐 Rr和Cr越大充電時間越長，反之則充電時間短。,u F到0. 1 u F。但幾個芯片的工作頻率不能相差太大，同步脈沖頻率應(yīng)比震蕩頻率低一些。需要多個芯片同步工作時，每個芯片有各自的震蕩頻率，可以分別他們的4腳和3腳相連，這時所有芯片的工作頻率以最快的芯片工作頻率同步。此端通常接到與電源輸出電壓相連接的電阻分壓器上。可直接驅(qū)動功率MOS管，工作頻率高達400KHz，具有欠壓鎖定、過壓保護和軟啟動振蕩器外部同步、死區(qū)時間可調(diào)、PWM瑣存、禁止多脈沖、逐個脈沖關(guān)斷等功能。圖32 SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，其內(nèi)部包含有精密基準源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護電路等。泵升電路中電解電容選取C=2000；電壓U=450V；VT選取IRGPC50U 型號的IGBT管；電阻選取R=20。 IGBT的緩沖電路功能側(cè)重于開關(guān)過程中過電壓的吸收與抑制，這是由于IGBT的工作頻率可以高達3050kHz；因此很小的電路電感就可能引起頗大的，從而產(chǎn)生過電壓，危及IGBT的安全。這種器件具有MOS門極的高速開關(guān)性能和雙極動作的高耐壓、大電流容量的兩種特點。 圖26 泵升電壓限制電路當(dāng)濾波電容器C兩端的電壓超過規(guī)定的泵升電壓允許數(shù)值時，VT導(dǎo)通，將回饋能量的一部分消耗在分流電阻R上。圖25 H橋主電路 泵升電路當(dāng)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的電動機轉(zhuǎn)速由高變低時（減速或者停車），儲存在電動機和負載轉(zhuǎn)動部分的動能將變成電能，并通過PWM變換器回饋給直流電源。為了避免這種情況，我們設(shè)置邏輯延時環(huán)節(jié)DLD，保證在對一個元件發(fā)出關(guān)斷信號后，延遲足夠時間再發(fā)出對另一個元件的開通信號。當(dāng)電動機負載較重時電流方向連續(xù)不變；負載較輕時，電流在一個開關(guān)周期內(nèi)也會變向。這個交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增加了電動機的損耗，當(dāng)然是不利的。若仍以來定義PWM電壓的占空比，則雙極式PWM變換器的電壓占空比為。因為雙極式可逆PWM變換器電動機電樞兩端的平均電壓為 這里并未反映出“可逆”的作用。在（）時，和變負，VT2和VT3截止，因電樞電感的作用，電流經(jīng)VD1和VD4續(xù)流，使VT1和VT4的ce極承受反壓，雖然和為正，VT1和VT4也不能導(dǎo)通，電流沿回路4流通，電動機工作在制動狀態(tài)。在時，和為負，VT1和VT4截止；和為正，在電樞電感釋放儲能的作用下，電樞電流經(jīng)二極管VD2和VD3續(xù)流，在VD2和VD3上的正向壓降使VT2和VT3的ce極承受反壓而不能導(dǎo)通，電樞電流沿回路2流通，電動機仍處于電動狀態(tài)。而且，和，相位相反，在一個開關(guān)周期內(nèi)VT1，VT4和VT2，VT3兩組晶體管交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，變換器輸出電壓在一個周期內(nèi)有正負極性變化，這是雙極式PWM變換器的特征，也是“雙極性”名稱的由來。H型變換器電路在控制方式上分為雙極式、單極式和受限單極式三種。兩種工作狀態(tài)下電路電壓平衡方程式都分為兩個階段，情況同簡單的不可逆的PWM變換器電路相同