【文章內容簡介】 其控制方案應從系統(tǒng)的平穩(wěn)性去考慮。(5) 如果生產機械要求具有很寬廣的調速范圍，則可采用調壓和弱磁調速相配合，控制方式采取非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)。(6) 某些生產機械要求限制系統(tǒng)加、減速度，則應考慮通過給定積分器或函數發(fā)生器提供速度給定信號，而不宜用階躍給定。(7) 如要求系統(tǒng)建立電壓約束或電流變化率約束條件，改造調節(jié)對象特性，使系統(tǒng)具有更為理想的動態(tài)品質，可采用串級聯(lián)接的三環(huán)控制方案。(8) 某些生產機械對系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能有很高的要求，應考慮采用復合控制方案或串聯(lián)校正與并聯(lián)校正配合控制。(9) 確定控制方案時必須注意對各種信號（如電壓、電流、轉速等）的檢測及檢測元件的精度要求等。并從系統(tǒng)控制電路設計方面可提供的各種保護措施進行考慮，以進一步提高系統(tǒng)的可靠性?？傊?，系統(tǒng)控制方案確定，應在滿足生產要求的前提下，工作可靠、安全，線路力求簡單、經濟，系統(tǒng)易于實現(xiàn)，操作、維修方便，并盡量使控制單元通用性好，設備投資少。如果設計的控制系統(tǒng)方案過于繁瑣，勢必使控制系統(tǒng)元件、焊點、插件、走線的數量增多，系統(tǒng)的故障率自然會增加，也會給系統(tǒng)的調試和維護帶來困難，降低了系統(tǒng)的可靠性。本設計采用轉速單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)。 采用轉速閉環(huán)直流調速的理由若可逆直流脈寬調速系統(tǒng)是開環(huán)調速系統(tǒng)，調節(jié)控制電壓就可以改變電動機的轉速。如果負載的生產工藝對運行時的靜差率要求不高，這樣的開環(huán)調速系統(tǒng)都能實現(xiàn)一定范圍內的無級調速，可以找到一些用途。但是，許多需要調速的生產機械常常對靜差率有一定的要求。在這些情況下，開環(huán)調速系統(tǒng)往往不能滿足要求，根據以上敘述轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)可以很好解決直流調速系統(tǒng)的各種問題，獲得很好的調速性能，但其設計十分麻煩，系統(tǒng)結構也比較復雜，如果轉速單閉環(huán)系統(tǒng)就可以滿足調速系統(tǒng)的要求而采用雙環(huán)調速必然會增加系統(tǒng)錯誤的幾率，所以本設計采用轉速單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)。 選擇PWM控制系統(tǒng)的理由PWM控制器：由于它簡單、可靠及使用方便靈活，大大簡化了脈寬調制器的設計及調試，故已獲得廣泛使用。PWM系統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性 ：(1) PWM調速系統(tǒng)主電路線路簡單，需用的功率器件少。(2)開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。(3)低速性能好，穩(wěn)速精度高，調速范圍廣，可達到1：10000左右。(4) 如果可以與快速響應的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗干擾能力強。(5)功率開關器件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高。 (6)直流電源采用不可控整流時，電網功率因數比相控整流器高。 變頻調速很快為廣大電動機用戶所接受，成為了一種最受歡迎的調速方法，在一些中小容量的動態(tài)高性能系統(tǒng)中更是已經完全取代了其他調速方式。由此可見，變頻調速是非常值得自動化工作者去研究的。在變頻調速方式中，PWM調速方式尤為大家所重視，這是我們選取它作為研究對象的重要原因。 選擇VDMOS的主電路的理由VDMOS的優(yōu)點：VDMOS兼有雙極晶體管和普通MOS器件的優(yōu)點，無論是開關　　應用還是線形應用，VDMOS都是理想的功率器件，VDMOS主要　　應用于電機調速、逆變器、不間斷電源、電子開關、高保真音　　響、汽車電器和電子鎮(zhèn)流器等。 　　特征: 　　接近無限大的靜態(tài)輸入阻抗特性，非?？斓拈_關時間，導通　　電阻正溫度系數，近似常數的跨導， 高dV/dt。第2章 單閉環(huán)直流調速控制系統(tǒng) 轉速單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的系統(tǒng)組成在反饋控制的閉環(huán)直流調速系統(tǒng)中，與電動機同軸安裝一臺測速發(fā)電機 TG ，從而引出與被調量轉速成正比的負反饋電壓Un ，與給定電壓 U*n 相比較后，得到轉速偏差電壓 DUn ，經過放大器 A，產生電力電子變換器UPE的控制電壓Uc ，用以控制電動機轉速 n。如圖21所示。圖21 采用轉速負反饋的閉環(huán)調速系統(tǒng)ASR轉速調節(jié)器 TG測速發(fā)電機 UPE電力電子變換器 轉速給定電壓 轉速反饋電壓 該轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)的調節(jié)器ASR一般采用PI調節(jié)器。因為PI調節(jié)器作為校正裝置既可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行時得到無靜差調速，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；作為控制器時又能兼顧快速響應和消除靜差兩方面的要求。轉速閉環(huán)直流調速系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實質在于它的自動調節(jié)作用，在于它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降。反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是：一方面能夠有效地抑制一切被包在負反饋環(huán)內前向通道上的擾動作用；另一方面，則緊緊地跟隨著給定作用，對給定信號的任何變化都是唯命是從的。 轉速控制的要求任何一臺需要控制轉速的設備，其生產工藝對調速性能都有一定的要求。歸納起來，對于調速系統(tǒng)的轉速控制要求有以下三個方面：(1) 調速—在一定的最高轉速和最低轉速范圍內，分擋地（有級）或 平滑地（無級）調節(jié)轉速；(2) 穩(wěn)速—以一定的精度在所需轉速上穩(wěn)定運行，在各種干擾下不允許有過大的轉速波動，以確保產品質量；(3) 加、減速—頻繁起、制動的設備要求加、減速盡量快，以提高生產率；不宜經受劇烈速度變化的機械則要求起，制動盡量平穩(wěn)。 轉速調速指標(1) 調速范圍：生產機械要求電動機提供的最高轉速和最低轉速之比叫做調速范圍，用字母D表示，即其中和一般都指電機額定負載時的轉速，對于少數負載很輕的機械，例如精密磨床，也可用實際負載時的轉速。(2) 靜差率：當系統(tǒng)在某一轉速下運行時，負載由理想空載增加到額定值時所對應的轉速降落，與理想空載轉速之比，稱作靜差率s，即或用百分數表示式中 = (3) 靜差率與機械特性硬度的區(qū)別：然而靜差率和機械特性硬度又是有區(qū)別的。一般調壓調速系統(tǒng)在不同轉速下的機械特性是互相平行的 。對于同樣硬度的特性，理想空載轉速越低時，靜差率越大，轉速的相對穩(wěn)定度也就越差。如圖22所示：圖22 不同轉速下的靜差率因此，調速范圍和靜差率這兩項指標并不是彼此孤立的，必須同時提才有意義。調速系統(tǒng)的靜差率指標應以最低速時所能達到的數值為準。 調速范圍、靜差率和額定速降之間的關系設：電機額定轉速為最高轉速，轉速降落為，則按照上面分析的結果，該系統(tǒng)的靜差率應該是最低速時的靜差率，即于是，最低轉速為而調速范圍為 將上面的式代入，得對于同一個調速系統(tǒng)，值一定，如果對靜差率要求越嚴，即要求 s 值越小時，系統(tǒng)能夠允許的調速范圍也越小。固有一個調速系統(tǒng)的調速范圍，是指在最低速時還能滿足所需靜差率的轉速可調范圍。 轉速單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的原理圖閉環(huán)調速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調速范圍。轉速單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的原理圖如圖23所示：圖23 PWM單閉環(huán)直流調速控制系統(tǒng)主電路原理圖為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉速調節(jié)器一般采用PI調節(jié)器，圖中標出了調節(jié)器輸入輸出電壓的實際極性，它們是按照電力電子變換器的控制電壓為正電壓的情況標出的，并考慮到運算放大器的倒相作用。轉速調節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的，轉速調節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定后了電流給定電壓的最大值。