雙閉環(huán)可逆直流脈寬pwm調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-26 21:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電流的平均值等于零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電動機的損耗這是雙極式控制的缺點。但它也有好處，在電動機停止時仍然有高頻微震電流，從而消除了正、反向時靜摩擦死區(qū)，起著所謂“ 動力潤滑 ”的作用。雙極式控制的橋式可逆 PWM 變換器有以下優(yōu)點：1）電流一定連續(xù)。2）可使電動機在四象限運行。3）電動機停止時有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。4）低速平穩(wěn)性好，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析由于采用了脈寬調(diào)制，電流波形都是連續(xù)的，因而機械特性關(guān)系式比較簡單，電壓平衡方程如下 .dsiURiLEt??(0)ont?? dsiit()ontT按電壓平衡方程求一個周期內(nèi)的平均值，即可導(dǎo)出機械特性方程式，電樞兩端在一個周期內(nèi)的電壓都是 ，平均電流用 表示，平均轉(zhuǎn)速 ，dsU??dI/enEC?而電樞電感壓降 的平均值在穩(wěn)態(tài)時應(yīng)為零。于是其平均值方程可以寫成diLtsddeRIEICn??則機械特性方程式 0sddeeeURnIIC????? 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖首先要畫出雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 4 所示，分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的關(guān)鍵是掌握 PI 調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。一般存在兩種狀況：飽和——輸出達(dá)到限幅值；不飽和——輸出未達(dá)到限幅值。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，相當(dāng)與使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，PI作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是為零。圖 4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖實際上，在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。為了獲得近似理想的過度過程，并克服幾個信號綜合于一個調(diào)節(jié)器輸入端的缺點，最好的方法就是將被調(diào)量轉(zhuǎn)速與輔助被調(diào)量電流分開加以控制，用兩個調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。所以本文選擇方案二作為設(shè)計的最終方案。如圖 5 為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理.圖 5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖、硬件結(jié)構(gòu)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)主電路中的 UPE 是直流 PWM 功率變換器。系統(tǒng)的特點：雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)脈沖觸發(fā)、轉(zhuǎn)速給定和檢測。由軟件實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)，系統(tǒng)由主電路、檢測電路、控制電路、給定電路、顯示電路組成。如圖 6 為雙閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。圖 6 雙閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 主電路 主電路由二極管整流器 UR、PWM 逆變器 UI 和中間直流電路三部分組成，一般都是電壓源型的，采用大電容 C 濾波，同時兼有無功功率交換的作用?？赡?PWM 變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式（亦稱 H 形）電路，如圖 7 為橋式可逆 PWM 變換器。這時電動機 M 兩端電壓 Uab 的極性隨開關(guān)器件驅(qū)動電壓極性的變化而變化，其控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，本設(shè)計用的是雙極性控制的可逆 PWM 變換器。雙極性控制的橋式可逆 PWM變換器有電流一定連續(xù)、可使電動機在四象限運行、電動機停止時有微振電流可消除靜摩擦死區(qū)、低速平穩(wěn)性好等優(yōu)點。圖 7 橋式可逆 PWM 變換器圖 8 為雙極式控制時的輸出電壓和電流波形。 相當(dāng)于一般負(fù)載的情況，1id脈動電流的方向始終為正； 相當(dāng)于輕載情況，電流可在正負(fù)方向之間脈動，2id但平均值仍為正，等于負(fù)載電流。圖 8 雙極式控制時的輸出電壓和電流波形雙極性控制可控 PWM 變換器的輸出平均電壓為 sonsonson UTttUTt )12(d ????轉(zhuǎn)速反饋電路如圖 9 所示，由測速發(fā)電機得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋波，因此也需要濾波，由初始條件知濾波時間常數(shù) 。?的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入相同時間常數(shù)的給定濾波環(huán)節(jié)。R0/2R0/2R0/2R0/2RnRbalCnConConUi*Un*Un圖 9 轉(zhuǎn)速反饋電路
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