【正文】 拍攝 id=f(t)的波形，由波形圖上測(cè)量出當(dāng)電流上升至 ?穩(wěn)定值時(shí)的時(shí)間，即為電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù) Td。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 15 第六章 調(diào)試 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電阻 R； 測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電磁時(shí)間常數(shù) Td； 測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù) Ce 和轉(zhuǎn)矩常數(shù) CM； 測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù) TM； 測(cè)定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性 Ud=f (Uct)； 測(cè)定測(cè)速發(fā)電機(jī)特性 UTG=f (n)。 PWM 電路中的保護(hù)電路 主電路中的熔斷器負(fù)責(zé)過(guò)流保護(hù) 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 13 緩沖電路 圖 H 橋電路中采用了緩沖電 路，由電阻和電容組成。 圖 系統(tǒng)原理圖 其中： G：給定器； DZS：零速封鎖器； ASR：速度調(diào)節(jié)器； ACR 電流調(diào)節(jié)器： GT：觸發(fā)裝置； FBS：速度變換器； FA：過(guò)流保護(hù)器； FBC：電流變換； AP1： I 組脈沖放大器； SG3525 介紹： SG3525 脈寬調(diào)制型控制器是美國(guó)通用電氣公司的產(chǎn)品，作為 SG3524 的改進(jìn)型，更適合于運(yùn)用 MOS 管作為開(kāi)關(guān)器件的 DC/DC 變換器，它是采用雙級(jí)型工藝制作的新型模擬數(shù)字混合集成電 路，性能優(yōu)異，所需外圍器件較少。所以 按典Ⅰ系 統(tǒng)設(shè)計(jì) ,選 PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： ??iisA SR ss KW 1)( ?? 如圖 所示，為電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。其符號(hào)和波形圖如圖 26 所示。這樣僅用兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件就可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)圖 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 6 行。若使 COM 端與電機(jī)電樞繞組 A 端相接， B 端接 N，可使電機(jī)正轉(zhuǎn)。由于閉環(huán)系統(tǒng)的這些優(yōu)點(diǎn)因此選用閉環(huán)系統(tǒng)。 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。弱磁調(diào)速范圍不大，往往是和調(diào)壓調(diào)速配合 使用，在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 n=1500r/min, 負(fù)載電流 。 4） 如果可以與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。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(lái)。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。沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) I 直流脈寬 (PWM)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 —— 保護(hù)電路設(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)。在前一次技術(shù)更新中，電氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)仍采用經(jīng)典控制理論的方法。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。 5） 功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。 電流超調(diào)量 %10?i? ，空載起動(dòng)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 %10?n? 。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。 3)IGBT 的通態(tài)壓降比 VDMOSFET 低，特別是在電流較大的區(qū)域。 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。若 T2 截止， T1 周期性地通斷，在 T1導(dǎo)通的 T。電機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)測(cè)速發(fā)電機(jī)以及 FBS(轉(zhuǎn)速變換器 )輸出到 ASR(轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 )，作為 ASR的輸入并和給定電壓比較，組成系統(tǒng)的外環(huán)， ASR 的輸出作為 ACR(電流調(diào)節(jié) 器 )的輸入并和主電路電流反饋信號(hào)進(jìn)行比較作為系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)。設(shè)計(jì)中選的 IGBT 管的型號(hào)是 IRGPC50U,它的參數(shù)如下： 管子類(lèi)型： NMOS 場(chǎng)效應(yīng)管 極限電壓 Vm： 600V 極限電流 Im： 27 A 耗散功率 P： 200 W 額定電壓 U： 220V 額定電流 I： 圖 IGBT信號(hào)及波形圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 7 (3)緩沖電路參數(shù) H橋電路中采用了緩沖電路，由電阻和電容組成。 圖 電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 9 轉(zhuǎn)速調(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)。它的主要特點(diǎn)是 :輸出級(jí)采用推挽沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 11 輸出，雙通道輸出，占空比 050%可調(diào) .每一通道的驅(qū)動(dòng)電流最大值可達(dá) 200mA,灌拉電流峰值可達(dá) 500mA。 IGBT 的緩沖電路功能側(cè)重于開(kāi)關(guān)過(guò)程中過(guò)電壓的吸收與抑制，這是由于 IGBT 的工作頻率可以高達(dá) 3050kHz；因此很小的電路電感就可能引起頗大的 dtdiL c ，從而產(chǎn)生過(guò)電壓，危及 IGBT 的安全。 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成和工作原理 本實(shí)驗(yàn)中，整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制回路可直接由給定電壓 Ug 作為觸發(fā)器的移相控制電壓，改變 Ug 的大小即可改變控制角，從而獲得可調(diào)的直流電壓和轉(zhuǎn)速，以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 17 實(shí)驗(yàn)測(cè)試曲線(xiàn)下圖： 圖 實(shí)驗(yàn)測(cè) 試曲線(xiàn) 電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù) Ce 和轉(zhuǎn)矩常數(shù) CM 的測(cè)定 將電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，使之空載運(yùn)行，改變電樞電壓 Ud，測(cè)得相應(yīng)的 n，即可由下式算出 Ce=Ke?=(Ud2Ud1)/(n2n1) 轉(zhuǎn)矩常數(shù) (額定磁通時(shí) )CM 的單位為 ，可由 Ce 求出 CM= 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如下表： 表 Ud（ V） 223 207 179 130 77 N(r/min) 1510 1395 1200 863 500 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果代入公式計(jì)算得： Ce=； CM==； 系統(tǒng)機(jī)電時(shí) 間常數(shù) TM 的測(cè)定 系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)可由下式計(jì)算 MCeLRGDTm 3 7 5/)( 2 ?? 由于 TmTd，也可以近似地把系統(tǒng)看成是一階慣性環(huán)節(jié)，即 UdTmSKn ??? )1/( 當(dāng)電樞突加給定電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速 n 將按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng) n到達(dá) ?穩(wěn)態(tài)值時(shí)，所經(jīng)過(guò)的時(shí)間即為拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和工作原理 在中小容量的直流傳動(dòng)系統(tǒng)中，采用自關(guān)斷器件的脈寬調(diào)速系統(tǒng)比相控系統(tǒng)具有更多的優(yōu)越性，因而日益得到廣泛應(yīng)用。 d．調(diào)節(jié)“ FBA”的電流反饋電位器，用萬(wàn)用表測(cè)量“ 9”端電壓達(dá) 2V左右。2V 。 以SG3525 為核心實(shí)現(xiàn) PWM 脈寬調(diào)速， 形成無(wú)靜差的轉(zhuǎn)速電流雙閉 環(huán)控制 。 縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)，經(jīng)典部分是已學(xué)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)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(mén)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)。 （ 3）系統(tǒng)閉環(huán)機(jī)械特性測(cè)定 S2 開(kāi)關(guān)打向“給定”， S1 開(kāi)關(guān)打向下至“負(fù)給定”，調(diào)節(jié) MCL10 的 RP4 電位器，使ACR 輸出負(fù)飽和，調(diào)整 ACR 的負(fù) 限幅電位器 RP2，用示波器觀察 “ 30”的脈沖，不可移出范圍。 （ 3）系統(tǒng)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性測(cè)定 參照速度反饋系數(shù)調(diào)試的方法，使電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá) 1400r/min， S4 開(kāi)關(guān)撥向“正給定”，沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 22 改變可調(diào)電阻加載旋鈕（或直流發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻 Rd），在空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)測(cè)取 6個(gè)點(diǎn)，記錄相應(yīng)的轉(zhuǎn)速 n 和直流發(fā)電機(jī)電流 id，特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖 。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(guò)流保護(hù)。 MCL— 31 的給定電位器 RP1 逆時(shí)針調(diào)到底，使 Uct=0。 測(cè)試結(jié)果如下表： 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 16 表 U(V) 55 72 I(A) 表 U(V) 73 82 I(A) 表 U(V) 65 77 I(A) 代入以上公式計(jì)算得： R=； Ra=； RL=15Ω； 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(xiàn)如圖 所示。 緩沖電路參數(shù)：經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出緩沖電路電阻 R=10K? ；電容 ?? 。該電路由基準(zhǔn)電壓源、震蕩器、誤差放大器、 PWM 比較器與鎖存器、分相器、欠壓鎖定輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)，軟啟動(dòng)及關(guān)斷電路等組成，可正常工作的溫度范圍是 0700C。 圖 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器、電流反饋調(diào)節(jié)器的整定 把電機(jī)、 220V 直流電源接入系統(tǒng)，系統(tǒng)接成開(kāi)環(huán)。逆變器中 IGBT開(kāi)通時(shí)出現(xiàn)尖峰電流，其原因是由于在剛導(dǎo)通的 IGBT負(fù)載電流上疊加了橋臂中互補(bǔ)管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流，所以在此二極管恢復(fù)阻斷前，剛導(dǎo)通的 IGBT上形成逆變橋臂的瞬時(shí)貫穿短路，使 ic出現(xiàn)尖峰，為此需 要串入抑流電感，即串聯(lián)緩沖電路，或放大 IGBT的容量。 ASR 和 ACR 均采用 PI 調(diào)節(jié)器，利用電流負(fù)反饋與速度調(diào)節(jié)器輸出限幅環(huán)節(jié)的作用，使系統(tǒng)能夠快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小，