【正文】 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。 由于本次設(shè)計(jì)要求電機(jī)能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)，并且能進(jìn)行無極調(diào)速等。這里并未反映出 “ 可逆 ” 的作用。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 6 （ 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) 圖 雙極式 PWM 變換器電壓和電流波形 如果電動(dòng)機(jī)的負(fù)載較重，平均負(fù)載電流較大， VT1 和 VT4 飽和導(dǎo)通；而 2bU 和 3bU 為負(fù)， VT2 和 VT3 截止。 可逆 PWM 變換器主電路 的結(jié)構(gòu)形式有 T型和 H型兩種，其基本電路如圖 所示，圖中（ a）為 T型 PWM 變換器電路，（ b）為 H 型 PWM 變換器電路。 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。 3)IGBT 的通態(tài)壓降比 VDMOSFET 低，特別是在電流較大的區(qū)域。 2） 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。 改變電樞電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有三種：旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組、靜止可控整流器、直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 2 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)已知參數(shù) 拖動(dòng)設(shè)備：直流電動(dòng)機(jī)： WPN 185? VUN 220? AIN ? Nrn min/1600? ，過載倍數(shù) ?? 。在整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，電力拖動(dòng)及調(diào)速系統(tǒng)是其中的核心部分。 首先描述了變頻器的發(fā)展歷程，提出了 PWM 調(diào)速方法的優(yōu)勢(shì)，指出了未來 PWM 調(diào)速方法的發(fā)展前景，點(diǎn)出了研究 PWM 調(diào)速方法的意義。后一次技術(shù)更新主要是把現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)用于電氣工程，控制器由模擬式進(jìn)入了數(shù)字式。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。 改變電阻調(diào)速缺點(diǎn)很多，目前很少采用，僅在有些起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)及電車等調(diào)速性能要求不高或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長(zhǎng)的傳動(dòng)系統(tǒng)中采用。 選擇 PWM 控制系統(tǒng)的理由 SG3525 是一種性能優(yōu)良，功能全，通用性強(qiáng)的單片集成 PWM 控制器。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。本次設(shè)計(jì)以 H型 PWM 直流控制器為主要研究對(duì)象。 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)。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 Ub1=Ub4， VT1 和 VT4 同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷； Ub2=Ub3， VT2 和 VT3 同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷。于是在 Ttt ??2時(shí)， VT2 和 VT3 的 ce極兩端失去反壓，并在負(fù)的電源電壓（ 5U? ）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 di 反向，沿回路 3 流 通，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。 ? 為正值，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； ? 為負(fù)值，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)； 0?? ，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。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 ” 。其符號(hào)和波形圖如圖 所示。 + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 + u1 u2 u3 uI U0 _ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _ （ a）穩(wěn)壓電源的組成框圖 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （ b）整流與穩(wěn)壓過程 圖 穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程 單相半波整流電路 單相半波 整流 簡(jiǎn)單 ， 使用器件少 ， 它只對(duì)交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 11 半波或者只要下面的半波。 在 u2 的正半周內(nèi)，二極管 D D2導(dǎo)通， D D4 截止； u2 的負(fù)半周內(nèi)， D D4 導(dǎo)通， D D2 截止。 總體原理電路見圖 。 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。緩慢增加給定電壓 Ug,使電機(jī)升速 ,調(diào)節(jié)給定電壓 Ug 和負(fù)載 Rg 使電動(dòng)機(jī) (DJ15)的電樞電流 Id=,轉(zhuǎn)速達(dá)到1200rpm。 測(cè)試結(jié)果如下表： 表 A1 U（ V） 73 89 I(A) 表 A2 U(V) 92 101 I(A) 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 21 表 A3 U(V) 83 96 I(A) 代入以上公式計(jì)算得： R=40Ω； Ra=； RL=； 主電路電磁時(shí)間常數(shù)的測(cè)定 采用電流波形法測(cè)定電樞回路電磁時(shí)間常數(shù) Td，電樞回路突加給 定電壓時(shí)，電流 id按指數(shù)規(guī)律上升 )1( /Tdtdd eIi ??? 其電流變化曲線如圖 所示。 合上主電路電源開關(guān)。圖中可逆 PWM 變換器主電路 系采用MOSFET 所構(gòu)成的 H型結(jié)構(gòu)形式， UPW 為脈寬調(diào)制器， DLD 為邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)， GD為 MOS 管的柵極驅(qū)動(dòng)電路， FA 為瞬時(shí)動(dòng)作的過流保護(hù)。 n=1400r/min 表 A9 n(r/min) 1400 1380 1360 1340 1320 1300 1283 id(A) 調(diào)節(jié) RP3，使 n=1000/min 和 n=500r/min，作同樣的記 錄，可得到電機(jī)在中速和低速時(shí)的機(jī)械特性。由于它簡(jiǎn)單、可靠及使沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 25 用方便靈活，大大簡(jiǎn)化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試，故獲得廣泛使用。 調(diào)節(jié) Uct，將電機(jī)空載起動(dòng)至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 1000r/min。 電機(jī)不加勵(lì)磁。 在測(cè)試過程中逐步增大負(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： 表 n(rpm) 1200 1175 1150 1130 1125 1105 1085 1150 1030 I(A) 圖 開環(huán)機(jī)械特性曲線 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 17 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： 表 Id(A) n(rpm) 1208 1208 1208 1207 1209 1210 1214 1216 1215 改變電機(jī)的 轉(zhuǎn)向，重復(fù)上述的步驟： 表 n(rpm) n(rpm) 1200 1197 1193 1193 1200 1203 1205