【正文】 7liT sTs? ?? 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)： ? ?? 。 24 參 考 文 獻(xiàn) [1] 黃俊，王兆安 . 電力電子技術(shù)（第 4 版） .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [2] 趙良炳 .現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：清華大學(xué)出版社， 1995 [3] 高文華，高少偉 .電力電子技術(shù) .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 , [4] 王志良 .電力電子新器件及其應(yīng)用技術(shù) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 1995 （來(lái)源于 Inter ） [5] 張東立 .直流拖動(dòng)系統(tǒng) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996 [6] 孔凡才 .自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)（第三版） .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [7] 吳守箴 ，藏英杰 等 .電氣傳動(dòng)的脈寬調(diào)制控制技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 （來(lái)源于 Inter ） [8]陳伯時(shí) 。 同時(shí)本篇論文也得到了多位同學(xué)的指導(dǎo)和熱情的幫助，感謝在整個(gè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予幫助的合作伙伴們，我再一次真誠(chéng)地向幫過我的老師和同學(xué)至此感謝！ 27 最后，我衷心的祝福老師身體健康。這也對(duì)我今后的生活及工作上積累了一定的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，與實(shí)踐的寶貴財(cái)富，但也有很多缺點(diǎn)，由于理論水平有限，論文中的有些觀點(diǎn)以及制作的產(chǎn)品有一些疏漏與不足，歡迎專家糾正，并給予指導(dǎo)，在此本人至此感謝。通過親身體驗(yàn)做 課程 設(shè)計(jì)的 目的，在于通過理論與實(shí)際的結(jié)合 ， 進(jìn)一步提 高我們 觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力 。其中 1腳和 3腳中間接入一個(gè)電 容， 2 腳和3腳串聯(lián)電感電容接入電流反饋環(huán)節(jié)的輸入端 ，將反饋回來(lái)的電流信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)化輸入進(jìn)行比較計(jì)算繼而輸入到給定信號(hào)端進(jìn)行調(diào)節(jié)， 完成直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。 獨(dú)有的集成屏幕技術(shù)提供的對(duì)電流導(dǎo)體 dV/dt 信號(hào)和雜散電場(chǎng)的高耐受力，確保高端、高電壓應(yīng)用中的低輸出電壓紋波和低偏置漂移。 轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié) 如圖 13 所示 利用直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n，并將其轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓 Uf，與給定電位器的輸出電壓 Ug 進(jìn)行比較，得到的偏差信號(hào)△ U 經(jīng)放大裝置放大后控制電動(dòng)機(jī)的工作電壓 Ud,而電壓 Uf 即代表了系統(tǒng)所要 求的轉(zhuǎn)速。 PI 調(diào)節(jié)器的輸出由兩部分組成，第一部分是比例部分，第二部分是積分部分。 在 wt=0 時(shí)，二極管 VD6和 VD1開始同時(shí)導(dǎo)通，直流側(cè)電壓等于 Uab；下一次同時(shí)導(dǎo)通的一對(duì)管子是 VD1 和 VD2，直流側(cè)電壓等于 Uac。在晶體管導(dǎo)通過程中， 13 該處理器 監(jiān)控晶體管的集射結(jié)飽和降壓和晶體管的集電極電流，同時(shí)也監(jiān)控本集成塊工作的正負(fù)電源電壓和芯片的工作溫度。（ 2）當(dāng)用光電耦合器來(lái)隔離輸入輸出通道時(shí)，必須對(duì)所有的信號(hào)全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯(lián)系，否則這種隔離是沒有意義的。用不同類別的主開關(guān)其功率驅(qū)動(dòng)電路也不同 ， 本系統(tǒng)采用 GTR 功率晶體管的光電耦合驅(qū)動(dòng)電路。若改變 偏差放大器輸入的誤差信號(hào)，即可改變其脈寬，也即輸出脈寬與誤差信號(hào)成正比。該芯片內(nèi)有三角波發(fā)生器、偏差信號(hào)放大器、比較器和橋式功放等電路。欲使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，則使控制電壓 kU 為負(fù)即可。 圖 2 PWM 控制示意圖 電壓平均值 Uas 可用下式表示： Uas= ton在應(yīng)用實(shí)例中，磁極旋轉(zhuǎn)，電樞靜止，電樞繞組里的電流換向借助于位置傳感器和電子開關(guān)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。主電路部分采用了以 GTR 為可控開關(guān)元件、 H 橋電路為功率放大電路所構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)。為了獲得良好的 動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)，調(diào)節(jié)器采用 PI調(diào)節(jié)器并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了校正。 4 直流電機(jī) PWM 調(diào)速基本原理 PWM 方式是在大功率開關(guān)晶體管的基極上，加上脈沖寬度可調(diào)的方波電壓，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間 t，改變占空比，達(dá)到控制目的。 3） 低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá) 1:20xx0左右。利用數(shù)字輸出對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種有效技術(shù)，尤其是在對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方面，可大大節(jié)省能量。勵(lì)磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小，但低速時(shí)受到磁飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制 。本文利用 SG1731集成 PWM 控制器設(shè)計(jì)了一個(gè)基于 PWM 控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用了電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制，并且設(shè)計(jì)了完善的保護(hù)措施，既保障了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，又使系統(tǒng)具有較高的動(dòng)、靜態(tài)性能。而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。 min/r時(shí)間常數(shù)： Tl=,Tm=。 （二）要求 1． PWM 控制器（或單片機(jī)）為核心。 動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量不大于 5%；轉(zhuǎn)速超調(diào)量不大于 10%。 但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法效率低 。 本電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制方式，與晶閘管調(diào)速相比技術(shù)先進(jìn)可減少 對(duì)電源的污染。調(diào)節(jié)電阻 R 即可改變端電壓，達(dá)到調(diào)速目的。而在用了 PWM 技術(shù)后，避免了以上的缺陷，實(shí)現(xiàn)了用數(shù)字方式來(lái)控制模擬信號(hào)，可以大幅度降低成本和功耗。 6） 直流電機(jī)采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因素比相控整流器高。在此系統(tǒng)中有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)連接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為 電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為 PWM 的控制電壓。 整個(gè)系統(tǒng)上采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，如圖 1所示。這是一個(gè) 5 雙閉環(huán)系統(tǒng)，有電流環(huán)和速度環(huán)。為了提高電機(jī)的特性，電機(jī)采用二相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)的工作方式。 主回路 在系統(tǒng)主電路部分，采用的是以大功率 GTR 為開關(guān)元件、 H 橋電路為功率放大電路所構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)。則電樞電壓 U 的平 8 均值 avU =（ 2λ 1） SU =（ 21t /T1） SU ，并定義雙極性雙極式脈寬放大器的負(fù)載電壓系數(shù)為 ρ = avU / SU =21t /T1 即 avU =ρ SU 可見， ρ 可在 1到 +1之間變化。 10 該集成電路需要 2 組電源：一組正負(fù) Vs（接 16 和 9 腳），用于芯片的控制電路；另一組正負(fù) V0(接 14腳和 11腳 )，用于橋式功放驅(qū)動(dòng)電路，此功放級(jí)電路可輸出正負(fù) 100mA 的電流，功放輸出為 12 腳和 13 腳。當(dāng)管腳 15 端接入低電平（與 TTL 點(diǎn)評(píng)兼容 為方便微機(jī)控制）時(shí)，次低電平使輸出級(jí)中的晶體管迅速截止，是系統(tǒng)停止工作。 （ 2） 光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有公地，之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生。 2） 能把接收到的、以邏輯信號(hào)輸入的電力晶體管的導(dǎo)通信息轉(zhuǎn)變?yōu)榧拥诫娏w管上的基極電流，來(lái)保證晶體管運(yùn)行于臨界飽和的最佳狀態(tài)從而顯著減少了晶體管關(guān)斷過程中的存儲(chǔ)時(shí)間。 5） UAA4002 的有些功能室可刪除的，用戶可根據(jù)實(shí)際情況需要取舍 UAA4002 的工作原理簡(jiǎn)介及應(yīng)用接線圖 如圖 8所示 在 UAA4002的內(nèi)部集成有自身工作電源電壓 UCC檢測(cè)及 U檢測(cè)的兩個(gè)單元、一個(gè)輸入接口邏輯、一個(gè)邏輯處理器、一個(gè)輸出脈沖最大導(dǎo)通時(shí)間 ton(max)和一個(gè)輸出脈沖最小導(dǎo)通時(shí)間 ton(min)設(shè)置單元、兩個(gè)用來(lái)進(jìn)行過電流或欠飽和飽和保護(hù)的比較器、一個(gè)正向輸出脈沖放大 與一個(gè)負(fù)向輸出脈沖放大網(wǎng)絡(luò)。 電路圖 16 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)電路 電路原理 在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，電流調(diào)節(jié)器的輸出控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。 圖 11 PI 調(diào)節(jié)器電路 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速跟隨其給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用，其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。典型應(yīng)用包括電動(dòng)機(jī)控制、載荷檢測(cè)和管理、電源和直流至直流轉(zhuǎn)換器控制、逆變器控制和過電流故障檢測(cè)。Ω，具有較低的功率損耗 。 電流環(huán)開環(huán)增益：要求 5%i?? 時(shí)，應(yīng)取 ? ? ，因此 10 .5 0 .5 1 3 5 .10 .0 0 3 7I iKsTs ??? ? ? ACR 的比例系數(shù)為 1 3 5 . 1 0 . 0 4 1 . 5 1 . 4 12 5 0 . 2 3Iii sKRK K ?? ??? ? ?? （ 2） 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 按所用運(yùn)算放大器取 0 40Rk??，各電阻和電容值為 0 1. 41 40 56 .4iiR K R k k? ? ? ? ? ?，取 56k? 30 .0 4 0 .7 1 45 6 1 0ii iC F u FR?? ? ??， 取 304 4 0 . 0 0 2 0 . 24 0 1 0oioi TC F u FR ?? ? ??，取 21 按照上述參數(shù) , % 5%i? ??， 4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器如圖 15 所示 ： 圖 15 PI 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 其中 *nU 為轉(zhuǎn)速給定電壓， n?? 為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓， *iU ：調(diào)節(jié)器的 輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（第 3版）。工作順利，祝各位同學(xué)順利完成學(xué)業(yè)，再創(chuàng)輝煌。通過論文的撰寫，是我能夠系統(tǒng)的，全面的學(xué)習(xí)與自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)與設(shè)計(jì)原理，讓我全方位的運(yùn)用學(xué)習(xí)，復(fù)習(xí)鞏固專業(yè)知識(shí)，從而將我們所學(xué)的