基于pwm控制直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)正文(文件)
【正文】 6 劉軍．孟祥忠．電力拖動自動控制系統(tǒng)．機(jī)械工業(yè)出版社，20077 王華強(qiáng). 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法的探討. 荊門職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 20028 吳守箴，[M] .機(jī)械工業(yè)出版社，19959 William , . Modern Control Theory．NewJersey：PrenticeHall，10 Leonhard of Electrical ，11 Kuo Control , 12 工控相關(guān)網(wǎng)站致 謝在此次設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)教師王淑玉老師給了我很大的幫助，給予了很多的寶貴指導(dǎo)意見，才能使我的設(shè)計(jì)得以順利完成，在此我向王淑玉老師表示衷心的感謝。以SG3525為核心實(shí)現(xiàn)PWM脈寬調(diào)速，形成無靜差的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制。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。把給定加到另一路進(jìn)行同樣的操作。 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。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用,在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)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。 DLD邏輯延時(shí)單元，對PWM控制信號進(jìn)行延時(shí)和整形。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。min/r = 電樞回路總電阻R=20 = —轉(zhuǎn)速控制器的積分時(shí)間常數(shù) 一般選h=5根據(jù)公式 經(jīng)計(jì)算得出= ； 轉(zhuǎn)速控制器電阻電容值取50K如圖112所示，為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。2) ST飽和時(shí)，速度環(huán)退飽和超調(diào)量不大。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(shí)將給定信號改為U*n(s)/α；再把時(shí)間常數(shù)為Ton和2T∑i的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè)時(shí)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)圖為圖111(b）?！娏髡{(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。一般情況下,當(dāng)控制對象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)之比TL/T∑I ≥10時(shí),典Ⅰ系統(tǒng)的抗擾恢復(fù)時(shí)間還是可以接受的。最后，Ts和Toi一般比Tl小的多，可以當(dāng)作小慣性環(huán)節(jié)處理，看作一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，取T∑i=Ts+Toi。實(shí)際系統(tǒng)中的電磁時(shí)間常數(shù)TL一般遠(yuǎn)小于機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm，因而電流的調(diào)節(jié)過程往往比轉(zhuǎn)速的變化過程快得多，也就是說，比反電動勢E的變化快得多。③當(dāng)電動機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起到快速的安全保護(hù)作用。②對負(fù)載擾動起抗擾作用。這些關(guān)系反映了PI調(diào)節(jié)器不同于P調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)：比例調(diào)節(jié)器的輸出量總是正比于輸入量，而PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)輸出量與輸入量無關(guān)，而是由其后面環(huán)節(jié)的需要所決定，后面需要PI調(diào)節(jié)提供多大的輸出量，它就能提供多少，但這要在調(diào)節(jié)器不飽和的情況下。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到之后，ASR飽和，ACR起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護(hù)。穩(wěn)態(tài)時(shí) 這表明， 段靜特性從理想空載狀態(tài)（）一直延續(xù)到電流最大值，而一般都大于電動機(jī)的額定電流。在正常負(fù)載情況下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和，電流調(diào)節(jié)器也不飽和，穩(wěn)態(tài)時(shí)，依靠調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用，它們的輸入偏差電壓都是零。（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和： 飽和時(shí)輸出達(dá)到限幅值；不飽和時(shí)輸出未達(dá)到限幅值，這樣的穩(wěn)態(tài)特征是分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵。通常，轉(zhuǎn)速電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出值是帶限幅的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅電壓為，它決定了電流調(diào)節(jié)器給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅電壓是，它限制了PWM裝置輸出電壓的最大值。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出作為電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入，用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶管整流的觸發(fā)器。如果輸入電壓過低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動電容將開始放電。當(dāng)Shutdown（引腳10）上的信號為高電平時(shí)，PWM瑣存器將立即動作，禁止SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動電容將開始放電。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。 SG3525的軟啟動接入端（引腳8）上通常接一個(gè)5 的軟啟動電容。 V士1%，工作電壓范圍很寬，為8V到35V. SG3525的工作原理 ，微調(diào)至 %，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。它適用于各開關(guān)電源、斬波器的控制。通過改變電力晶體管基極控制電壓的占空比，而達(dá)到調(diào)速的目的?？梢圆捎糜煞至麟娮鑂和開關(guān)元件（電力電子器件）VT組成的泵升電壓限制電路，如圖14所示。但是這個(gè)交變電流使電動機(jī)產(chǎn)生高頻微振，可以消除電動機(jī)正、反向切換時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用，有利于快速切換。改變即可調(diào)速，的變化范圍為。實(shí)現(xiàn)電動機(jī)制可逆運(yùn)行，由正、負(fù)驅(qū)動電壓的脈沖寬窄而定。當(dāng)時(shí)，VT1和VT4才導(dǎo)通，電流又沿回路1流通。有關(guān)參量波形圖示于圖12（a）。而且，和，相位相反，在一個(gè)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(gè)周期內(nèi)有正負(fù)極性變化，這是雙極式PWM變換器的特征。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)：一是能夠快速啟動制動；二是能夠快速克服負(fù)載、電網(wǎng)等干擾。由此可見，變頻調(diào)速是非常值得自動化工作者去研究的。如果可以與快速響應(yīng)的電動機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)。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。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。應(yīng)用于直流電機(jī)的調(diào)速方式很多，其中以PWM變頻調(diào)速方式應(yīng)用最為廣泛，而PWM變頻器中，H型PWM變頻器性能尤為突出，作為本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，本文將對PWM的理論進(jìn)行詳細(xì)論述。首先描述了變頻器的發(fā)展歷程，提出了PWM調(diào)速方法的優(yōu)勢，指出了未來PWM調(diào)速方法的發(fā)展前景，點(diǎn)出了研究PWM調(diào)速方法的意義。相反，近幾年交流變頻調(diào)速在控制精度的提高上遇到了瓶頸，于是直流調(diào)速的優(yōu)勢就顯現(xiàn)了出來。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求1)直流電動機(jī)：型號：DJ15功率：485W電樞電壓：220V電樞電流：額定轉(zhuǎn)數(shù)：1600rpm2)調(diào)速范圍：112003)起動時(shí)超調(diào)量：電流超調(diào)量:；轉(zhuǎn)速超調(diào)量: 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體結(jié)
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