基于pwm控制直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)正文-文庫吧在線文庫
【正文】 當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，可以通過電流反饋得到及時(shí)調(diào)節(jié)，不必等到它影響到轉(zhuǎn)速后，再由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器作出反應(yīng)。這就是采用了兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個(gè)閉環(huán)的效果，這樣的靜特性顯然比帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性要強(qiáng)得多。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非輸入信號(hào)反向使調(diào)節(jié)器所在的閉環(huán)成為開環(huán)。 此外，SG3525還具有以下功能，即無論因?yàn)槭裁丛蛟斐蒔WM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來，PWM瑣存器才被復(fù)位。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWM比較器輸出為正的時(shí)間變長，PWM瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。SG3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。其控制電路如圖15所示.圖15PWM控制電路 SG3525芯片的主要特點(diǎn)SG3525為美國Silicon General公司生產(chǎn)的專用PWM控制集成電路，如圖16所示。 圖13 H橋主電路 圖14當(dāng)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由高變低時(shí)（減速或者停車），儲(chǔ)存在電動(dòng)機(jī)和負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)部分的動(dòng)能將變成電能，并通過PWM變換器回饋給直流電源。有關(guān)參量的波形示于圖12（b）。電壓極性的變化，使得電樞回路電流的變化存在兩種情況如圖12所示在變頻調(diào)速方式中，PWM調(diào)速方式尤為大家所重視，這是我們選取它作為研究對(duì)象的重要原因H型PWM變換器具備電流連續(xù)、電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行、無摩擦死區(qū)、低速平穩(wěn)性好優(yōu)點(diǎn)。3）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。關(guān)鍵詞：直流調(diào)速 ；雙閉環(huán) ；PWM ；SG3525 ；直流電機(jī)引言：目前，隨著大功率電力電子器件的迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已日臻成熟并日漸成為實(shí)際應(yīng)用的主流，但這并不意味著傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)完全退出了實(shí)際應(yīng)用的舞臺(tái)。低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍廣，可達(dá)到1：10000左右。本次設(shè)計(jì)以H型PWM直流控制器為主要研究對(duì)象。這樣看來，雙極式可逆PWM變換器與具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換器的電流波形差不多，主要區(qū)別在于電壓波形；前者，無論負(fù)載是輕還是重，加在電動(dòng)機(jī)電樞兩端的電壓都在和之間變換；后者的電壓只在和0之間變換。當(dāng)直流電源功率二極管整流器供電時(shí)，不能將這部分能量回饋給電網(wǎng)，只能對(duì)整流器輸出端的濾波電容器充電而使電源電壓升高，稱作“泵升電壓”。圖16SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，其內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。反之亦然。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成圖17所示為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器通常都采用PI調(diào)節(jié)器。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽各時(shí)，PI調(diào)節(jié)器的積分（I）作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)總是等于零。從而得到圖18靜特性的段。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流上升時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出也將上升，當(dāng)上升到某一數(shù)值（）時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速環(huán)失出調(diào)節(jié)作用，呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。 因此，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓擾動(dòng)所引起的動(dòng)態(tài)速度變化要比在單態(tài)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中小得多。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電流環(huán)首先遇到的問題是反電動(dòng)勢產(chǎn)生的交叉反饋?zhàn)饔?。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā),應(yīng)該把電流環(huán)校正成典Ⅰ系統(tǒng)。圖110電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時(shí)，可把已設(shè)計(jì)好的電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。參數(shù)計(jì)算：按所用運(yùn)算放大器取=20K 電流反饋系數(shù)：=轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：=GD的作用是形成四組隔離的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖；PWM為功率放大電路，直接給電動(dòng)機(jī)M供電。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。觀測同一組橋臂（2或者4）之間的死區(qū)?？v觀整個(gè)設(shè)計(jì)，經(jīng)典部分是已學(xué)過的知識(shí)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)深入理解了工程設(shè)計(jì)方法，擴(kuò)展了知識(shí)面，各門課程綜合應(yīng)用，收益頗多，使我對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)的控制有了更深的認(rèn)識(shí)。參考文獻(xiàn)1 DJDK1型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制試驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2 夏得砛，．第2版．機(jī)械工業(yè)出版社，20073 陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)．第2版．機(jī)械工業(yè)出版社，20034 王兆安，黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)．第4版．機(jī)械工業(yè)出版社，20075 楊興姚．電動(dòng)機(jī)調(diào)速的原理及系統(tǒng)．北京水利電力出版社，20036 劉軍．孟祥忠．電力拖動(dòng)自動(dòng)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。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。 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(duì)值小于1mv。 DLD邏輯延時(shí)單元，對(duì)PWM控制信號(hào)進(jìn)行延時(shí)和整形。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5
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