【正文】 功率二極管整流器供電時，不能將這部分能量回饋給電網(wǎng)，只能對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”。第3章PWM控制直流調速系統(tǒng)控制電路設計 PWM信號發(fā)生器PWM信號發(fā)生器以集成可調脈寬調制器SG3525為核心構成，他把產生的電壓信號送給H橋中的四個IGBT。也可以使單個芯片以外部時鐘頻率工作。8腳:SOFTSTATR(軟啟動):比較器的反相端即軟啟動器控制端8,端8可外接軟啟動電容，該電容由內部Vf的50uA恒流源充電。16腳:VREF(基準電壓端):基準電壓端16腳的電壓由內部控制在5. 1 V土1%。注意，Shutdown引腳不能懸空，應通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號耦合而影響SG3525的正常工作。 根據(jù)圖33的原理圖，可以很容易地畫出雙閉環(huán)調系統(tǒng)的靜態(tài)結構圖如圖34所示。 綜合以上分析結果可以看出，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當兩個調節(jié)器都不飽和時，系統(tǒng)變量之間存在如下關系： （2）電流調節(jié)器的作用:①對電網(wǎng)電壓擾動起及時抗擾作用。本設計因為 δi% ≥5%且TL/T∑I =10。G用以輸出 0～15V 直流給定電壓，UPW（脈寬調制器）采用 SG3525 芯片和部分外圍電路構成。把面板上的給定輸出接至零速封鎖單元其中一路，另一路懸空，增大給定，測量零速封鎖單元輸出端3：，封鎖端3輸出15V；減小給定，封鎖端3輸出+15V。參考文獻1 DJDK1型電力電子技術及電機控制試驗裝置實驗指導書2 夏得砛，．第2版．機械工業(yè)出版社，20073 陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng)．第2版．機械工業(yè)出版社，20034 王兆安，黃?。娏﹄娮蛹夹g．第4版．機械工業(yè)出版社，20075 楊興姚．電動機調速的原理及系統(tǒng)．北京水利電力出版社，20036 劉軍．孟祥忠．電力拖動自動控制系統(tǒng)．機械工業(yè)出版社，20077 王華強. 直流電機調速系統(tǒng)的工程設計方法的探討. 荊門職業(yè)技術學院學報. 20028 吳守箴，[M] .機械工業(yè)出版社，19959 William , . Modern Control Theory．NewJersey：PrenticeHall，10 Leonhard of Electrical ，11 Kuo Control , 12 工控相關網(wǎng)站致 謝首先要感謝我的指導老師—鄭載滿老師。以SG3525為核心實現(xiàn)PWM脈寬調速，形成無靜差的轉速電流雙閉環(huán)控制。為了獲得良好的動、靜態(tài)性能，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的兩個調節(jié)器一般都采用PI調節(jié)器，轉速調節(jié)器ASR的輸出限幅電壓是Unmax，它決定了電流調節(jié)器給定電壓的最大值；電流調節(jié)器ACR的輸出限幅電壓是Uimax，它限制了PWM變換器輸出電壓的最大值。min/r =從這個觀點出發(fā),應該把電流環(huán)校正成典Ⅰ系統(tǒng)。因此，在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓擾動所引起的動態(tài)速度變化要比在單態(tài)環(huán)調速系統(tǒng)中小得多。 當電動機的負載電流上升時，轉速調節(jié)器的輸出也將上升，當上升到某一數(shù)值（）時，轉速調節(jié)器輸出達到限幅值，轉速環(huán)失出調節(jié)作用，呈開環(huán)狀態(tài)，轉速的變化對系統(tǒng)不再產生影響。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的兩個調節(jié)器通常都采用PI調節(jié)器。反之亦然。可以和15腳共用一個電源，也可用更高電壓的電源。7腳:DISCHATGE RD(放電端):Cr的放電由5. 7兩端的死區(qū)電阻決定。負反饋控制時，將電源輸出電壓分壓后與基準電壓相比較。逆變器中IGBT開通時出現(xiàn)尖峰電流，其原因是由于在剛導通的IGBT負載電流上疊加了橋臂中互補管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的反向恢復電流，所以在此二極管恢復阻斷前，剛導通的IGBT上形成逆變橋臂的瞬時貫穿短路，使出現(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。由于電力電子的器件的導通時也存在開通時間，因此延遲時間通常大于元件的關斷時間即可以了。但是這個交變電流使電動機產生高頻微振，可以消除電動機正、反向切換時的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用，有利于快速切換。當時，VT1和VT4才導通，電流又沿回路1流通。在一個開關周期內，VTVDVTVD1四個電力電子開關器件輪流導通，其電流波形示圖22（d）。在期間，和改變極性，VT1截止，原方向的電流沿回路2經(jīng)二極管VD2續(xù)流，在VD2兩端產生的壓降給VT2施加反壓，使VT2不可能導通。這種簡單不可逆PWM電路中電動機的電樞電流不能反向，因此系統(tǒng)沒有制動作用，只能做單向限運行，這種電路又稱為“受限式”不可逆PWM電路。由圖可見，電流是脈動的，其平均值等于負載電流（——負載轉矩， ——直流電動機在額定磁通下的轉矩電流比）。 PWM變換器介紹脈寬調速系統(tǒng)的主要電路采用脈寬調制式變換器，簡稱PWM變換器。在眾多PWM變換器實現(xiàn)方法中，又以H型PWM變換器更為多見。3）（3）晶閘管的控制原理決定了只能滯后觸發(fā)，因此，晶閘管可控制整流器對交流電源來說相當于一個感性負載，吸取滯后的無功電流，因此功率因素低，特別是在深調速狀態(tài)，即系統(tǒng)在較低速運行時，晶閘管的導通角很小，使得系統(tǒng)的功率因素很低，并產生較大的高次諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設備。目前，采用晶閘管整流供電的直流電動機調速系統(tǒng)（即晶閘管－電動機調速系統(tǒng)，簡稱VM系統(tǒng)，又稱靜止WardLeonard系統(tǒng)）已經(jīng)成為直流調速系統(tǒng)的主要形式。對于要求在一定范圍內無級平滑調速的系統(tǒng)來說，這種方法最好。在整個電氣自動化系統(tǒng)中，電力拖動及調速系統(tǒng)是其中的核心部分。28 開環(huán)機械特性測試14 泵升電路參數(shù)5第2章 PWM控制直流調速系統(tǒng)主電路設計 關鍵詞：直流調速 ；雙閉環(huán) ；PWM ；SG3525 ；直流電機DCdrive speed system with PWMABSTRACTIn electrical time39。首先描述了變頻器的發(fā)展歷程，提出了PWM調速方法的優(yōu)勢，指出了未來PWM調速方法的發(fā)展前景，點出了研究PWM調速方法的意義。2 選擇PWM控制調速系統(tǒng)的理由15 PWM信號發(fā)生器后一次技術更新主要是把現(xiàn)代控制理論和計算機技術用于電氣工程，控制器由模擬式進入了數(shù)字式。（3）改變電樞回路電阻R。用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波或脈寬調制的方法產生可調的直流平均電壓。PWM調速系統(tǒng)主電路線路簡單，需用的功率器件少。3） IGBT的通態(tài)壓降比VDMOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域。如果要求快速克服電網(wǎng)的干擾，必須對電樞電流進行調節(jié)。式中，——PWM電壓的占空比，又稱負載電壓系數(shù)。當電動機工作在電動狀態(tài)時，在一個周期內平均電流就為正值，電流分為兩段變化。圖22 具有制動作用的不可逆PWM變換電路這種電路構成的調速系統(tǒng)還存在一種特殊情況，即在電動機的輕載電動狀態(tài)中，負載電流很小，在VT1關斷后（即期間）沿回路2徑VD2的續(xù)流電流很快衰減到零，如在圖22（d）中的期間的時刻。 圖23 可逆PWM變換器電路 （a）T型　　 （b）H型 T型電路由兩個可控電力電子器件和與兩個續(xù)流二極管組成，所用元件少，線路簡單，構成系統(tǒng)時便于引出反饋，適用于作為電壓低于50V的電動機的可控電壓源；但是T型電路需要正負對稱的雙極性直流電源，電路中的電力電子器件要求承受兩倍的電源電壓，在相同的直流電源電壓下，其輸出電壓的幅值為H型電路的一半。四個電力晶體管分為兩組，VT1和VT4為一組，VT2和VT3為一組。如果電動機負載較輕，平均電流小，在續(xù)流階段電流很快衰減到零，即當時。為正值，電動機正轉；為負值，電動機反轉；，電動機停止運轉。又根據(jù)雙極式H型可逆PWM變換器具有的優(yōu)點：電流一定連續(xù)，可以使電動機實現(xiàn)四象限動行；電動機停止時的微振交變電流可以消除靜摩擦死區(qū)；低速時由于每個電力電子器件的驅動脈沖仍較寬而有利于折可靠導通；低速平穩(wěn)性好，可達到很寬的調速范圍。其符號和波形圖如圖26所示。 V士1%，工作電壓范圍很寬，為8V到35V. SG3525引腳各端子功能SG3525采用16端雙列直插DIP封裝，各端子功能介紹如下:1腳:INV. INPUT(反相輸入端):誤差放大器的反相輸入端，該誤差放大器的增益標稱值為80db，其大小由反饋或輸出負載來決定，輸出負載可以是純電阻，也可以是電阻性元件和電容元件的組合。6腳:Rr(震蕩電阻端):震蕩電阻一端接至6腳，另一端直接接至地端。12腳:GROUND(接地端):該芯片上的所有電壓都是相對于GROUND而言，即是功率地也是信號地。只有軟啟動電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時，SG3525才開始工作。由以上分析可知，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性在負載電流時表現(xiàn)為轉速無靜差，這時ASR起主要調節(jié)作用。再把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內。2). ST飽和時，速度環(huán)退飽和超調量不大。為了實現(xiàn)轉速和電流兩種負反饋分別起作用,在系統(tǒng)中設置了兩個調節(jié)器,分別調節(jié)轉速和電流,再用電流調節(jié)器的輸出去控制PWM變換器的觸發(fā)裝置。在測試過程中逐步增大負載電阻Rg的阻值（即減小負載）就可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（I2），將其記入下面的表格：n(rpm)120011761153113611231108108011481032I(A)然后將電機反轉，增加給定Ug（負給定）使電機反向升速，調節(jié)給定電壓Ug和負載Rg使電動機(DJ15)的電樞電流Id=,轉速分別達到1200rpm。我還要感謝同組的同學，跟他們一起討論相關的課題，使我的思路得以極大的開闊，并能發(fā)現(xiàn)自己在某些內容上的欠缺。觀測同一組橋臂（2或者4）之間的死區(qū)。GD的作用是形成四組隔離的PWM驅動脈沖；PWM為功率放大電路，直接給電動機M供電。圖37 電流調節(jié)器的結構圖 速度調節(jié)器設計在設計轉速調節(jié)器時，可把已設計好的電流環(huán)看作是轉速調節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)。④在轉速調節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。當調節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非輸入信號反向使調節(jié)器所在的閉環(huán)成為開環(huán)。 此外，SG3525還具有以下功能，即無論因為什么原因造成PWM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個時鐘信號到來，PWM瑣存器才被復位。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)時鐘信號同步，為設計提供了極大的靈活性。過流檢測信號維持時間長時，軟起動端8接的電容C:將被放電。但幾個芯片的工作頻率不能相差太大，同步脈沖頻率應比震蕩頻率低一些。圖32 SG3525芯片的內部結構它采用恒頻脈寬調