【正文】 他從最初就為我們制定了周密科學(xué)的工作任務(wù)安排，每次都很認(rèn)真的查看我們的工作日志完成情況，對(duì)于我們的提問(wèn)也總給予耐心的解答。在測(cè)試過(guò)程中逐步增大負(fù)載電阻Rg的阻值（即減小負(fù)載）就可測(cè)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)120011751150113011251105108511501030I(A) 圖41開環(huán)機(jī)械特性曲線 閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試及閉環(huán)靜特性測(cè)定直流電壓輸入為300V的情況下，發(fā)電機(jī)輸出首先空載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近1200rpm，然后在發(fā)電機(jī)的電樞繞組接入負(fù)載電阻Rg，逐漸增大電動(dòng)機(jī)負(fù)載（即減小負(fù)載的電阻值），直至電動(dòng)機(jī)的電樞電流Id=，即可測(cè)出系統(tǒng)靜態(tài)特性，測(cè)定n=f（Id）并記錄于下表中：Id(A)n(rpm)120812081208120712091210121412161215改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，重復(fù)上述的步驟：n(rpm)n(rpm)120011971193119312001203120512101215再降低給定電壓Ug，再測(cè)試800rpm的靜態(tài)特性曲線，記錄于下表中：Id(A)n(rpm)800801801801800800799799802圖42 閉環(huán)系統(tǒng)特性曲線結(jié)束語(yǔ) “PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)” 的設(shè)計(jì) ，是在DJDK－1型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的。 脈寬發(fā)生單元的整定把電機(jī)、直流電源等接入系統(tǒng)，系統(tǒng)接成開環(huán)，脈寬發(fā)生單元的輸入懸空或者接地，調(diào)節(jié)偏移電壓電位器，使電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)（若要達(dá)到更好的閉環(huán)效果，調(diào)節(jié)偏移電壓電位器，）用雙蹤示波器觀測(cè)脈寬發(fā)生單元的測(cè)試點(diǎn)2和4的波形，此時(shí)的2（4）的占空比接近相同（占空比為50%左右）。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外面，叫做外環(huán)。改變給定端電壓，可以改變輸出方波的占空比，作為 PWM 變換器的控制信號(hào)。 3). 速度環(huán)基本上是恒值系統(tǒng)。為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)對(duì)消掉控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)，選擇=TL, 則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以化簡(jiǎn)為圖36：圖36 電流環(huán)簡(jiǎn)化成典Ⅰ系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算：按所用運(yùn)算放大器取=20K，電樞回路總電阻R=20ACR積分時(shí)間常數(shù)， 電流環(huán)開環(huán)增益：要求時(shí)應(yīng)取因此 于是，ACR的比例系數(shù)為 計(jì)算控制器的電阻電容值 ,取50K 如圖37所示，為電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。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。③當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)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。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(wú)靜差，得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。（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。如果輸入電壓過(guò)低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)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(wú)須外接分壓電組。在實(shí)驗(yàn)電路中，由于接入誤差放大器反向輸入端的反饋電壓也是相對(duì)與12腳而言，所以主回路和控制回路的接地端應(yīng)相連。補(bǔ)償端工作電壓范圍為1. 5V到5. 2V.10腳:SHUTDOWN(關(guān)斷端):10端為PWM鎖存器的一個(gè)輸入端，一般在10端接入過(guò)流檢測(cè)信號(hào)。Rr的阻值決定了內(nèi)部恒流值對(duì)Cr充電。作為多個(gè)芯片同步工作時(shí)使用。該誤差放大器共模輸入電壓范圍是1. 5V5. 2V。其控制電路如圖31所示.圖31 PWM控制電路 SG3525芯片的主要特點(diǎn)SG3525為美國(guó)Silicon General公司生產(chǎn)的專用PWM控制集成電路，如圖32所示。設(shè)計(jì)中選的IGBT管的型號(hào)是IRGPC50U,它的參數(shù)如下：管子類型：NMOS場(chǎng)效應(yīng)管極限電壓Vm：600V極限電流Im：27 A耗散功率P：200 W 額定電壓U：220V額定電流I：圖27 IGBT信號(hào)及波形圖 緩沖電路參數(shù)如圖23(b)所示，H橋電路中采用了緩沖電路，由電阻和電容組成。可以采用由分流電阻R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26所示。 但雙極式H型可逆PWM變換器也有缺點(diǎn)，在工作過(guò)程中，四個(gè)電力電子器件都處于開關(guān)狀態(tài)，容易發(fā)生上、下兩只電力電子器件直通的事故，降低了設(shè)備的可靠性。在時(shí)，電動(dòng)機(jī)雖然不動(dòng)，但電樞兩端的瞬時(shí)電壓和流過(guò)電樞的瞬時(shí)電流都不為零，而是交變的。如果正、負(fù)脈沖寬度相等，平均電壓為零，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。于是在時(shí)，VT2和VT3的ce極兩端失去反壓，并在負(fù)的電源電壓（）和電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)E的共同作用下導(dǎo)通，電樞電流反向，沿回路3流通，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。這時(shí)，加在電樞AB兩端，電樞電流沿回路１流通（見圖24（b）），電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。同一組中兩個(gè)電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓波形相同，即，VT1和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷；，VT2和VT3同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷。H型電路是實(shí)際上廣泛應(yīng)用的可逆PWM變換器電路，它由四個(gè)可控電力電子器件（以下以電力晶體管為例）和四個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路，這種電路只需要單極性電源，所需電力電子器件的耐壓相對(duì)較低，但是構(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)電樞兩端浮地。這時(shí)VD2兩端的壓降也降為零，而此時(shí)由于為正，使VT2得以導(dǎo)通，反電動(dòng)勢(shì)E經(jīng)VT2沿回路3流過(guò)反向電流，產(chǎn)生局部時(shí)間的能耗制動(dòng)作用。如果電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行中要降低轉(zhuǎn)速，可將控制電壓減小，使的正脈沖變窄，負(fù)脈沖變寬，從而使電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓降低。在期間，為正，VT1飽和導(dǎo)通；為負(fù)，VT2截止。圖22（a）所示為具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換電路，該電路設(shè)置了兩個(gè)電力晶體管VT1和VT2，形成兩者交替開關(guān)的電路，提供了反向電流的通路。PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率都較高，至少是1～4kHz，因此電流的脈動(dòng)幅值不會(huì)很大，再影響到轉(zhuǎn)速n和反電動(dòng)勢(shì)E的波動(dòng)就更小，在分析時(shí)可以忽略不計(jì)，視的變化范圍在0～1之間，改變，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。電容C的作用是濾波，二極管VD在電力晶體管VT關(guān)斷時(shí)為電動(dòng)機(jī)電樞回路提供釋放電儲(chǔ)能的續(xù)流回路。以上兩點(diǎn)都涉及電樞電流的控制，所以自然考慮到將電樞電流也作為被控量，組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。由于閉環(huán)系統(tǒng)的這些優(yōu)點(diǎn)因此選用閉環(huán)系統(tǒng)。4） IGBT的輸入阻抗高，其輸入特性與電力MOSFET類似。 6）2）必須實(shí)現(xiàn)四象限可逆運(yùn)行時(shí)，只好采用開關(guān)切換或正、反兩組全控型整流電路，構(gòu)成VM可逆調(diào)速系統(tǒng)，后者所用變流設(shè)備要增多一倍。由于旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組缺點(diǎn)太多，采用汞弧整流器和閘流管這樣的靜止變流裝置來(lái)代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，形成所謂的離子拖動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。在電動(dòng)機(jī)電樞回路外串電阻進(jìn)行調(diào)速的方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。（2）改變電動(dòng)機(jī)主磁通。（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U。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(shì)就顯現(xiàn)了出來(lái)。在前一次技術(shù)更新中，電氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)仍采用經(jīng)典控制理論的方法。31致謝13 IGBT的參數(shù)2 現(xiàn)行方案的討論與比較應(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(duì)PWM的理論進(jìn)行詳細(xì)論述。PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要在電氣時(shí)代的今天，電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬种匾淖饔?。在此基礎(chǔ)上，本文將做出SG3525單片機(jī)控制的H型PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，然后對(duì)各個(gè)部分分別進(jìn)行論證，力圖在每個(gè)組成單元上都達(dá)到最好的系統(tǒng)性能。1第1章 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)6 PWM變換器介紹22 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)27 基本調(diào)試27 轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器、電流反饋調(diào)節(jié)器的整定而后一次技術(shù)更新是設(shè)計(jì)思想和理論概念上的一個(gè)飛躍和質(zhì)變，電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能亦隨之改觀。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。改變電樞電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速向下變速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。改變磁通可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，但只能減弱磁通進(jìn)行調(diào)速（簡(jiǎn)稱弱磁調(diào)速），從電機(jī)額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速，屬恒功率調(diào)速方法。但是只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差，機(jī)械特性較軟；空載時(shí)幾乎沒(méi)什么調(diào)速作用；還會(huì)在調(diào)速電阻上消耗大量電能。因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主速。離子拖動(dòng)系統(tǒng)克服旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組的許多缺點(diǎn)，而且縮短了響應(yīng)時(shí)間，但是由于汞弧整流器造價(jià)較高，體積仍然很大，維護(hù)麻煩，尤其是水銀如果泄漏，將會(huì)污染環(huán)境，嚴(yán)重危害身體健康。（4）晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，而且脈波數(shù)總是有限的。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。直流電源采用不可控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。5） 與電力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)可保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。單閉環(huán)速度反饋調(diào)速系統(tǒng)，采用PI控制器時(shí)，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差為零。 第2章 PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖21 簡(jiǎn)單的不可逆PWM變換器電路（a）原理圖 （b）電壓和電流波型電力晶體管VT的基極由頻率為f，其脈沖寬度可調(diào)的脈沖電壓驅(qū)動(dòng)。 圖21（b）繪出了穩(wěn)態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞的脈沖端電壓、平均電壓和電樞電流的波型。n和E為恒值。這種電路組成的PWM調(diào)速系統(tǒng)可在第I、II兩個(gè)象限中運(yùn)行。此時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)電樞兩端，電流沿圖中的回路１流通。但是由于慣性，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和反電動(dòng)勢(shì)E來(lái)不及立刻變化，因而出現(xiàn)的情況。到了期間，VT2關(guān)斷，又沿回路4經(jīng)VD1續(xù)流，到時(shí)衰減到零，VT1在作用下因不