【正文】 ┊ ┊ （ VM 系統(tǒng)）。 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 — 電動機系統(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，電機損耗及發(fā)熱都較小。 電機基本調(diào)速方法 由電機學基本理論可知，直流電動機轉(zhuǎn)速特性方程式為 共 21 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Φ —勵磁磁通（ Wb）； eK —由電機結(jié)構(gòu)決定的 電動勢常數(shù)； 由上式可見，直流電動機調(diào)速方案可有以下三種。 調(diào)壓調(diào)速 共 21 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 26 調(diào)壓調(diào)速特性曲線 如圖 26，額定勵磁保持不變，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 動系統(tǒng)中被廣泛采用。對于同一個調(diào)速系統(tǒng)， 項指標并不是彼此孤立的，必須同時提才有意義， 一個調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。由此看來，閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質(zhì)在于它的自動調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降。 各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時，各變量之間有下列關(guān)系： imU? 為 ASR 的輸出限幅值。 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)：即通過對一系列脈沖 的寬度進行 路和數(shù)字式 PWM 控制電路。 數(shù)字式 PWM 控制 數(shù)字式 PWM 調(diào)制電路主要由計數(shù)器和數(shù)字比較器或由定時電路和觸發(fā)器構(gòu)成。電源電壓 E 通常由交流 圖 35b 為穩(wěn)態(tài)時電樞端電壓 au 、電樞平均電壓 aU 和電樞電流 ai 的波形。來自脈寬調(diào)制電路的兩個極性相反的脈沖電壓 1bu 、 2bu 分別作用到 1V 、 2V 的基極。輕載電動狀態(tài)，一個周期分成四個階段： 出波形見圖 36d。在基極驅(qū)動信號1bu = 4bu ， 2bu = 3bu = 1bu 的作用下，同一組中的兩個晶體管同時導通或同時關(guān)斷，兩組晶體管之 因此， PWM 變換器 a 電路原理圖 b 電壓電流波形 共 21 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 37 H 型雙極式 PWM 變換器及其波形 雙極式控制可逆 PWM （ 3）電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)； （ 4）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達 1:20210左右； （ 5）低速時，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利保證器件的可靠導通。為了避免發(fā)生這種情況，應設(shè)置一個邏輯延時環(huán)節(jié)，保證在對一個管子發(fā)出關(guān)閉脈沖后，延時一段時間再發(fā)出對另一個管子的開通脈沖，避免兩個晶體管同時導通。 圖 42 直流電源設(shè)計原理圖 圖 43 三相橋式不控整流電路原理圖 對于 PWM 變換器中的濾波電容，其作用除濾波外，還有當電機制動時吸收運行系統(tǒng)動能的作 ，可以采用圖 44 中的鎮(zhèn)流電阻 Rb 來消耗掉部分動能。 H 橋雙極式可逆變換器的原理圖見圖 45，其輸出波形如圖 46 所示。其中一個是由電流調(diào)節(jié)器 ACR 和電流檢測 —反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成的電流環(huán)，另一個是由速度調(diào) 作用。 共 21 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 雙閉環(huán)控制的脈寬調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 雙閉環(huán)控制的脈寬調(diào)速系統(tǒng)原理框圖如圖 41 所示，圖 49 是采用面向雙閉環(huán)控制脈寬調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖構(gòu)作的直流脈寬調(diào)速 系統(tǒng)的仿真模型。其中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器各封裝在子模塊中，里面包含 PI 調(diào)節(jié)，限幅值等 。 a 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 器 ASR b 電流調(diào)節(jié)器 ACR 圖 412 轉(zhuǎn)速、電流 PI 調(diào)節(jié)器的各參數(shù)設(shè)定 3） 轉(zhuǎn)速、電流反饋環(huán)節(jié) ： 在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉(zhuǎn)速 n 是由給定電壓 nU? 決定的，設(shè)定轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) ? 為 ，由式 *n n 0U U n n??? ? ?，可 首先 估算 出經(jīng)放大后的 轉(zhuǎn)速 n 的值， 通過 示。 圖 418 轉(zhuǎn)速 n 的過渡過程 系統(tǒng)實現(xiàn)了正反轉(zhuǎn)運行， 當給定電壓環(huán)節(jié) nU? 從 +10 撥向 10 時，電機便實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn) 給定值 nU? =6 及 nU? =4 時的轉(zhuǎn)速 n 波形。這種方法在直流電力拖動系統(tǒng)中被廣泛采用。 通過本次設(shè)計，加強了我對知識的掌握，使我對設(shè)計過程有了全面地了解。 共 21 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 參考文獻 [1]陳伯時 ， 電力拖動自動控制系統(tǒng) 。重慶大學出版社， 2021 [5]洪乃剛，電力電子拖動自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計指導與仿真。 Wen Yafeng, ―PWM DC Driving Systems with High Power Transistors”.MODERN ELECTRIC POWER, [14] Y. S. Lai, F. S. Shyu, and Y. H. Chang, ―Novel loss reduction pulsewidth modulation technique for brushless DC motor drives fed by MOSFET inverter”, IEEE Trans. on Power Electronics,2021 [15] Y. S. Lai, ―Control technique for brushless DC motor drives,‖ J. of Electrical Monthly, Vol. 169, pp. 234241, Nov., 2021.