【正文】 中輸出最大的恒定允許電磁轉(zhuǎn)矩，即最大的恒定允許電樞電流，當電樞電流保持最大允許值時，電動機以恒加速度升速至給定轉(zhuǎn)速，然后電樞電流立即降至負載電流值。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應的控制作用去消除偏差。2） 在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。5）PWM系統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性 ：1）（3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。改變電阻調(diào)速缺點很多，目前很少采用，僅在有些起重機、卷揚機及電車等調(diào)速性能要求不高或低速運轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。如果事先對這些典型系統(tǒng)作比較深入的研究,把它們的開環(huán)對數(shù)頻率特性當作預期的特性,弄清楚它們的參數(shù)和系統(tǒng)性能指標的關(guān)系,寫成簡單的公式或制成簡明的圖表,則在設計實際系統(tǒng)時,只要能把它校正或簡化成典型系統(tǒng)的形式,就可以利用現(xiàn)成的公式和圖表來進行參數(shù)計算,這樣,就建立了工程設計方法的可能性。一次是元器件的更新，即以大功率半導體器件晶閘管取代傳統(tǒng)的變流機組，以線形組件運算放大器取代電磁放大器件。19 電流調(diào)節(jié)器設計14第3章 PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路設計13 緩沖電路參數(shù)4 選擇IGBT的H橋型主電路的理由本文基于PWM的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行了研究，并設計出應用于直流電動機的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。研究直流電機的控制和測量方法，對提高控制精度和響應速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。s today, the electric motor in the industry and agriculture production, the people daily life is playing the very vital role. The direct current machine is the most mon one kind of electrical machinery, obtains the widespread application in various domains. The research direct current machine39。4 采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)的理由26 系統(tǒng)工作原理28 閉環(huán)機械特性測試現(xiàn)代的電力拖動控制系統(tǒng)都是由慣性很小的晶閘管、電力晶體管或其他電力電子器件以及集成電路調(diào)節(jié)器等組成的。鑒于直流調(diào)速系統(tǒng)在國民經(jīng)濟和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國防事業(yè)中的重要作用，有必要對直流調(diào)速系統(tǒng)作進一步的研究和開發(fā)。變化遇到的時間常數(shù)較小，能快速響應，但是需要大容量可調(diào)直流電源。用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直流電壓。但是，晶閘管整流器也有它的缺點，主要表現(xiàn)在以下方面：如果采用晶閘管整流裝置的調(diào)速系統(tǒng)在電網(wǎng)中所占容量比重較大，將造成所謂的“電力公害”。由于以上種種原因，所以選擇了脈寬調(diào)制變換器進行改變電樞電壓的直流調(diào)速系統(tǒng)。低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍廣，可達到1：10000左右。由此可見，變頻調(diào)速是非常值得自動化工作者去研究的。這種電路具備電流連續(xù)、電動機四象限運行、無摩擦死區(qū)、低速平穩(wěn)性好等優(yōu)點。這主要是因為在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照要求來控制動態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩。PWM變換器有不可逆和可逆兩類，可逆變換器又有雙極式、單極式和受限單極式等多種電路。電動機電樞兩端的平均電壓為 式中，R，L——電動機電樞回路的總電阻和總電感；E——電動機的反電動勢。這種PWM調(diào)速系統(tǒng)，空載或輕載下可能出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能均差。因此，電動機工作在電動狀態(tài)時，一般情況下實際上是電力晶體管VT1和續(xù)流二極管VD2交替導通，而VT2則始終不導通，其電壓、電流波型如圖22（b）所示，與圖21沒有VT2的情況完全一樣。在期間，VT2在正的和反電動勢E的作用下飽和導通，由E－產(chǎn)生的反向電流沿回路3通過VT2流通，產(chǎn)生能耗制動，一部分能量消耗在回路電阻上，一部分轉(zhuǎn)化為磁場能存儲在回路電感中，直到t=T為止。有關(guān)參量的波形示于圖24（b）。圖23（b）中，左邊兩個電力電子器件的驅(qū)動信號，具有和雙極式一樣的正、負交替的脈沖波形，使VT1和VT2交替導通；右邊兩個器件VTVT4的驅(qū)動信號則按電動機的轉(zhuǎn)向施加不同的控制信號：電動機正轉(zhuǎn)時，使恒為負，恒為正，VT3截止VT4常通；電動機反轉(zhuǎn)時，則使恒為正，恒為負，VT3常通VT4截止。所以，本次設計我們選擇雙極式H型可逆PWM變換器。但這樣系統(tǒng)就比較復雜了，我們就不選擇這種方式了。緩沖電路參數(shù)：經(jīng)實驗得出緩沖電路電阻R=10K；電容。它適用于各開關(guān)電源、斬波器的控制。2腳:NI. INPUT (同相輸入端):此端通常接到基準電壓16腳的分壓電阻上，取得2. 5V的基準比較電壓與INV. INPUT端的取樣電壓相比較。4腳輸出頻率為輸出脈沖頻率的2倍。把充電和放電回路分開，有利與通過死區(qū)電阻來調(diào)節(jié)死區(qū)時間，使死區(qū)時間調(diào)節(jié)范圍更寬。在電路異常時，只要腳10電壓大于0. 7V，三極管導通，反相端的電壓將低于鋸齒波的谷底電壓()，使得輸出PWM信號關(guān)閉，起到保護作用.11腳:OUTPUT A,14腳: OUTPUT B(脈沖輸出端):輸出末級采用推挽輸出電路，拉電流和灌電流峰值達200mA。電壓范圍是1. 8V3. 4V.15腳:+VIN(芯片電源端):直流電源從15腳引入分為兩路:一路作為內(nèi)部邏輯和模擬電路的工作電壓。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。 外接關(guān)斷信號對輸出級和軟啟動電路都起作用。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負圖33轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串聯(lián)連接。在圖33中，標出了兩個調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實際極性，它們是按照觸發(fā)器GT的控制電壓為正電壓的情況標出的，而且考慮運算放大器的反相作用。圖34 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖實際上，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的，對于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器存在飽和與不飽和兩種情況。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和， ，所以。此時只剩下電流環(huán)起作用，雙閉環(huán)調(diào)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速無靜差系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單閉環(huán)恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)。上述關(guān)系表明，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)決定的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓即電流環(huán)給定電壓是由負載電流和電流反饋系數(shù)決定的，而控制電壓即電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓則同時取決于轉(zhuǎn)速n和電流，或者說同時取決于和。綜上所述，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用可以歸納如下：（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用:①使電動機轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，保證穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速無靜差。它代表轉(zhuǎn)速環(huán)輸出量對電流環(huán)的影響。可電流環(huán)還有另一個對電網(wǎng)電壓波動及時調(diào)節(jié)的作用,為了提高其抗擾性能,又希望把電流環(huán)校正成典Ⅱ系統(tǒng)。把給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改為U*n(s)/α；再把時間常數(shù)為Ton和2T∑i的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(shù)為T∑n的慣性環(huán)節(jié)，且T∑n=Ton+2T∑I,，則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖可轉(zhuǎn)化成圖38（b）。min/r = 電樞回路總電阻R=20 = —轉(zhuǎn)速控制器的積分時間常數(shù) 一般選h=5 根據(jù)公式 經(jīng)計算得出= ； 轉(zhuǎn)速控制器電阻電容值取50K如圖39所示，為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。 DLD邏輯延時單元，對PWM控制信號進行延時和整形。 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端輸出絕對值小于1mv。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。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)、電流脈動小、電機溫升低等優(yōu)點，使調(diào)速各項性能指標大為提高。這也是我順利完成畢業(yè)設計的一大動力。但由于理論水平有限，仍有許多不足之處有待解決。 實驗結(jié)果 開環(huán)機械特性測試把電機、直流電源，接入系統(tǒng)，電動機、發(fā)電機加額定勵磁。③零速度封鎖器（DZS）觀測首先把零速封鎖器的輸入懸空，開關(guān)S1撥至“封鎖”狀態(tài)，輸出接速度或者電流調(diào)節(jié)器的零速封鎖端6，無論調(diào)節(jié)器的輸入如何調(diào)節(jié)，輸出7始終為零。DZS 為零速封鎖器，其輸出控制 ASR 和 ACR，當調(diào)速系統(tǒng)給定電壓為零時確保電動機轉(zhuǎn)速為零，避免運算放大器因零點漂移造成電動機不能停車。的PWM波，用于控制兩組臂。 τn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。因此,一般多按典Ⅰ系統(tǒng)來設計電流環(huán)[6]。反電動勢對電流環(huán)來說只是一個變化緩慢的擾動作用，在電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程中可以近似的認為E不變，即△E=0。③其輸出限幅值決定允許的最大電流，在起動時給出最大電流給定信號。 是所對應的電樞電流最大值，由設計者根據(jù)電動機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度選定。 因而這是系統(tǒng)靜特性的正常運行段。因此系統(tǒng)具有絕對硬的靜特性（無靜差），即 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性從閉環(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)。如果該高電平持續(xù)，軟啟動電容將充分放電，直到關(guān)斷信號結(jié)束，才重新進入軟啟動過程。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。如果該腳電壓低于門限電壓(Turnoff: 8V)，該芯片內(nèi)部電路鎖定，停止工作‘基準源及必要電路除外)使之消耗的電流降至很小(約2mA).另外。在重迭處有一個電流尖脈沖，起持續(xù)時間約為l00ns。放電電阻RD和CT越大放電時間越長，反之則放電時間短。,u F到0. 1 u F。需要多個芯片同步工作時，每個芯片有各自的震蕩頻率，可以分別他們的4腳和3腳相連，這時所有芯片的工作頻率以最快的芯片工作頻率同步?？芍苯域?qū)動功率MOS管，工作頻率高達400KHz，具有欠壓鎖定、過壓保護和軟啟動振蕩器外部同步、死區(qū)時間可調(diào)、PWM瑣存、禁止多脈沖、逐個脈沖關(guān)斷等功能。泵升電路中電解電容選取C=2000；電壓U=450V；VT選取IRGPC50U 型號的IGBT管；電阻選取R=20。這種器件具有MOS門極的高速開關(guān)性能和雙極動作的高耐壓、大電流容量的兩種特點。圖25 H橋主電路 泵升電路當脈寬調(diào)速系統(tǒng)的電動機轉(zhuǎn)速由高變低時（減速或者停車），儲存在電動機和負載轉(zhuǎn)動部分的動能將變成電能，并通過PWM變換器回饋給直流電源。當電動機負載較重時電流方向連續(xù)不變；負載較輕時，電流在一個開關(guān)周期內(nèi)也會變向。若仍以來定義PWM電壓的占空比，則雙極式PWM變換器的電壓占空比為。這里并未反映出“可逆”的作用。H型變換器電路在控制方式上分為雙極式、單極式和受限單極式三種。兩種工作狀態(tài)下電路電壓平衡