基于pwm控制直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)正文(存儲(chǔ)版)
【正文】 地畫出雙閉環(huán)調(diào)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖17所示。 注意，Shutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響SG3525的正常工作。此時(shí)，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通?？芍苯域?qū)動(dòng)功率MOS管，工作頻率高達(dá)400KHz，具有欠壓鎖定、過壓保護(hù)和軟啟動(dòng)振蕩器外部同步、死區(qū)時(shí)間可調(diào)、PWM瑣存、禁止多脈沖、逐個(gè)脈沖關(guān)斷等功能。這種辦法簡單實(shí)用，但能量有損失，且會(huì)使分流電阻R發(fā)熱，因此對(duì)于功率較大的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在分流電路中接入逆變，把一部分能量回饋到電網(wǎng)中去。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12（b）），電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。 圖11H型雙極式可逆PWM變換器：雙極式可逆PWM變換器的主電路中四個(gè)電力晶體管分為兩組，VT1和VT4為一組，VT2和VT3為一組。功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。鑒于直流調(diào)速系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國防事業(yè)中的重要作用，有必要對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)作進(jìn)一步的研究和開發(fā)?；赑WM控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要:本文基于PWM的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)出應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。譬如在對(duì)控制精度有較高要求的造紙，轉(zhuǎn)臺(tái)，輪機(jī)定位等系統(tǒng)中仍離不開直流調(diào)速裝置，因此加強(qiáng)對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)的研究還是很有必要的。5） 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12 H型雙極式PWM變換器電壓和電流波形 （a）電動(dòng)機(jī)負(fù)載較重時(shí) （b）電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕時(shí)如果電動(dòng)機(jī)的負(fù)載較重，平均負(fù)載電流較大，在時(shí)，和為正，VT1和VT4飽和導(dǎo)通；而和為負(fù)，VT2和VT3截止。如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕，平均電流小，在續(xù)流階段電流很快衰減到零，即當(dāng)時(shí)。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)， ，電樞兩端的平均電壓為正，在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時(shí)，平均電壓為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。為正值，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；為負(fù)值，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。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(shí)，VT導(dǎo)通，將回饋能量的一部分消耗在分流電阻R上。輸出級(jí)采用推挽輸出，雙通道輸出，占空比050%,灌拉電流峰值可達(dá)500mA。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)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。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過程。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)。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性因此系統(tǒng)具有絕對(duì)硬的靜特性（無靜差），即 這是系統(tǒng)靜特性的正常運(yùn)行段。 因而是所對(duì)應(yīng)的電樞電流最大值，由設(shè)計(jì)者根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容許過載能力和拖動(dòng)系統(tǒng)允許的最大加速度選定。 ③其輸出限幅值決定允許的最大電流，在起動(dòng)時(shí)給出最大電流給定信號(hào)。反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)來說只是一個(gè)變化緩慢的擾動(dòng)作用，在電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程中可以近似的認(rèn)為E不變，即△E=0。因此,一般多按典Ⅰ系統(tǒng)來設(shè)計(jì)電流環(huán)[6]。圖111 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)，ASR也應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為式中 Kn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)。圖112 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖4系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖113系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)工作原理速度給定信號(hào)G，速度調(diào)節(jié)器ASR，電流調(diào)節(jié)器ACR，控制PWM信號(hào)產(chǎn)生裝置UPM脈寬調(diào)制器，DLD單元把一組PWM波形分成兩組相差180176。當(dāng)被驅(qū)動(dòng)電路為雙極式工作制時(shí)，為了避免同一相上、下兩只功率管直通，需要驅(qū)動(dòng)信號(hào)有死區(qū)，DLD 單元即用來產(chǎn)生具有死區(qū)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。②速度調(diào)節(jié)器(ASR)和電流調(diào)節(jié)器(ACR)的輸出限幅值的整定在調(diào)節(jié)器的3個(gè)輸入中的其中任一個(gè)輸入接給定，在4.、5之間接50K電阻、1uF電容，調(diào)節(jié)給定電位器，使調(diào)節(jié)器的輸入為1V，調(diào)節(jié)電位器RP1，使調(diào)節(jié)器的輸出7為+4V（輸出正限幅值）；同樣把給定調(diào)節(jié)為+1V，調(diào)節(jié)RP2，把負(fù)限幅值調(diào)節(jié)為4V。加大負(fù)載，調(diào)節(jié)電流反饋調(diào)節(jié)器，使電流反饋調(diào)節(jié)器3端輸出的電壓為+4V。此外，本次設(shè)計(jì)的完成也離不開同學(xué)的共同力量。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(dòng)小、電機(jī)溫升低等優(yōu)點(diǎn)，使調(diào)速各項(xiàng)性能指標(biāo)大為提高。 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)圖可以化簡為圖19：圖19 電流環(huán)簡化成典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110所示，為電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。 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(xiàng)重要作用就是保持電樞電流在動(dòng)態(tài)過程中不超過允許值,因而在突加控制作用時(shí)不希望有超調(diào),或者超調(diào)量越小越好。④在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。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(dòng)被包圍在電流環(huán)里，
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