h型雙極式pwm直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-14 12:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和VT4的源極回路中，串接兩個(gè)取樣電阻，其上的電壓分別反映流過(guò)VTVT4的電流,經(jīng)過(guò)差分放大輸出一反映電流大小的電壓，可作為雙閉環(huán)系統(tǒng)的電流反饋信號(hào)，接到電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入端。回路中的電阻R2 有兩個(gè)作用。第一，可以用來(lái)觀察波形,其上的電壓波形反映了主回路的電流波形。第二，作為過(guò)流保護(hù)用。當(dāng)R2的電壓超過(guò)整定值后，過(guò)流保護(hù)電路動(dòng)作，關(guān)閉脈沖，從而保護(hù)功率MOSFET管。3 PWM主電路設(shè)計(jì)按電路能否始終保持電流連續(xù)分為受限式和非受限式兩種，而按輸出電壓極性是否單一又分為單極性和雙極性兩種類型。圖1中裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖采用的是H型變換器。采用恰當(dāng)?shù)目刂品绞娇勺屍涔ぷ饔陔p極性非受限式的狀態(tài)下。功率開(kāi)關(guān)管VT1和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電壓Ug1=Ug4；VT2和VT3同時(shí)動(dòng)作，其驅(qū)動(dòng)電壓Ug2=Ug3=Ug1。經(jīng)分析易知，不論電流路徑如何，只要VT1和VT4上加的是正向的控制信號(hào)，電機(jī)電樞兩端電壓UAB=Us（Us指電容兩端電壓），只要VT2和VT3兩端加的是正向的控制信號(hào)，電機(jī)電樞兩端電壓UAB=Us。設(shè)VT1 開(kāi)關(guān)周期為T，一個(gè)周期內(nèi)VT1上所加正向控制信號(hào)的時(shí)間是ton，則電機(jī)電樞的平均電壓為：，若令。當(dāng)為正值時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)為負(fù)值時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)為零時(shí)電樞兩端平均電壓為零，電機(jī)不轉(zhuǎn)。雖然電機(jī)不動(dòng)，電樞兩端的瞬時(shí)電壓和瞬時(shí)電流都不是零，而是交變的。這個(gè)交變電流平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電機(jī)的損耗。但它的好處是使電機(jī)帶有高頻的微振，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用，消除正、負(fù)反向時(shí)的靜磨擦死區(qū)，使電機(jī)低速時(shí)有較好的動(dòng)靜態(tài)特性。電樞電壓極性在每個(gè)周期內(nèi)都是變化的，但是開(kāi)關(guān)管的頻率做得很高，電機(jī)運(yùn)行時(shí)由于慣性其轉(zhuǎn)速瞬間不會(huì)變化，再加上電樞電感對(duì)電流有濾波作用，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速可以認(rèn)為是穩(wěn)定的。但是這里的穩(wěn)態(tài)，指的是電機(jī)的平均電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)，電樞電流實(shí)際上是周期變化的，只能算是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。脈寬調(diào)速系統(tǒng)在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下的機(jī)械特性是其平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩（電流）的關(guān)系。圖1 PWM調(diào)速主電路 4電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的一般原則是：從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，一環(huán)一環(huán)地逐步向外擴(kuò)展。在這里是：先從電流環(huán)入手，首先設(shè)計(jì)好電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)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)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。IdLUd0Un++UiACR1/RTl s+1RTmsU*iUcKs Tss+1Id1Ce+Eb T0is+11 T0is+1ASR1 T0ns+1a T0ns+1U*nn雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖2所示，由于電流檢測(cè)信號(hào)中常含有交流分量須加低通濾波，其濾波時(shí)間常數(shù)Toi按需要選定。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號(hào)中的交流分量，但同時(shí)也給反饋信號(hào)帶來(lái)延滯。為了平衡這一延滯作用，在給定信號(hào)通道中加入一個(gè)相同時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。其意義是：讓給定信號(hào)和反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)同樣的延滯，使二者在時(shí)間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜希瑥亩鴰?lái)設(shè)計(jì)上的方便。圖2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖中Toi為電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)；Ton為轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)。由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電機(jī)的換向紋波，因此也需要濾波，濾波時(shí)間常數(shù)用Ton表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道中也配上時(shí)間常數(shù)為Ton的給定濾波環(huán)節(jié)。 電流調(diào)節(jié)器ACR的設(shè)計(jì) 設(shè)置電流調(diào)節(jié)器是為了充分的利用電機(jī)允許的過(guò)載能力，在系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程中，始終保持電流為允許的最大值，使系統(tǒng)盡可能用最大的加速度啟動(dòng)，制動(dòng)，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，保證系統(tǒng)具有良好的快速響應(yīng)的性能。當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)，又讓電流立即降低下來(lái)。本系統(tǒng)中的電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，這是因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器的比例部分可以提高系統(tǒng)的快速性，積分部分可以消除電流靜差，是系統(tǒng)具有良好的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)。 電流調(diào)節(jié)器處于雙閉環(huán)的內(nèi)環(huán)中，此內(nèi)環(huán)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò) 程中，電流調(diào)節(jié)器的給定值隨著轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出值改變而改變。由于運(yùn)放的飽和原因，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出值不能無(wú)限制的增長(zhǎng)，所以當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，就可以通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅值來(lái)限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護(hù)作用。如果故障消失，系統(tǒng)能夠自動(dòng)回復(fù)正常。此外電流環(huán)對(duì)電網(wǎng)電壓起及時(shí)抗擾作用。主要參數(shù)的確定：根據(jù)初始數(shù)據(jù)，可得出：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)ASR限幅值，電流反饋系數(shù)電力電子變換器放大系數(shù)電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)電流濾波時(shí)間常數(shù)。三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是，為了基本濾平波頭，應(yīng)有，因此取。整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)。三相橋式電路的平均失控時(shí)間s。電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇電流環(huán)的重要作用就是保持電樞電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)允許值，因而在突加控制作用時(shí)不希望有超調(diào)，或者超調(diào)量越小越好。在一般情況下，當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)之比時(shí)，典型I型系統(tǒng)的抗擾恢復(fù)時(shí)間還是可以接受的，因此一般多按典型I型系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)電流環(huán)。電流環(huán)的控制對(duì)象是雙慣性型的，要校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成： （41）式中：為電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；為電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括和的選擇。電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益：要求時(shí)，應(yīng)取，因此故電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)為：校驗(yàn)近似條件以上的結(jié)果是在一系列假定條件下得出的，現(xiàn)將所用過(guò)的假定條件歸納如下，具體設(shè)計(jì)時(shí)，必須校驗(yàn)這些條件電流環(huán)截止頻率晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：，效
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1