直流調(diào)速課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(編輯修改稿)
2025-08-16 04:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的作用。雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點(diǎn)：1）電流一定連續(xù)。2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行。3）電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。4）低速平穩(wěn)性好，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證器件可靠導(dǎo)通?？刂齐娐啡缦滤?。主要組成部分有信號(hào)設(shè)定（頻率給定、給定積分器）、正弦參考信號(hào)幅值和頻率控制電路（絕對(duì)值運(yùn)算器、壓控振蕩器、函數(shù)發(fā)生器、極性鑒別器）、PWM波發(fā)生器（三相正弦波發(fā)生器、鎖相環(huán)、三相波載波發(fā)生器、比較器）及與主電路相隔離的電壓/電流檢測(cè)回路、驅(qū)動(dòng)回路及保護(hù)回路。 系統(tǒng)控制電路圖控制電路如下所示。主要組成部分有信號(hào)設(shè)定（頻率給定、給定積分器）、正弦參考信號(hào)幅值和頻率控制電路（絕對(duì)值運(yùn)算器、壓控振蕩器、函數(shù)發(fā)生器、極性鑒別器）、PWM波發(fā)生器（三相正弦波發(fā)生器、鎖相環(huán)、三相波載波發(fā)生器、比較器）及與主電路相隔離的電壓/電流檢測(cè)回路、驅(qū)動(dòng)回路及保護(hù)回路。 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(jī)械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)單，電壓平衡方程如下 . 按電壓平衡方程求一個(gè)周期內(nèi)的平均值，即可導(dǎo)出機(jī)械特性方程式，電樞兩端在一個(gè)周期內(nèi)的電壓都是，平均電流用表示，平均轉(zhuǎn)速，而電樞電感壓降的平均值在穩(wěn)態(tài)時(shí)應(yīng)為零。于是其平均值方程可以寫(xiě)成 則機(jī)械特性方程式 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(huà)出雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖26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(shí)，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(kāi)環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，PI作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)總是為零。圖26 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對(duì)于靜特性來(lái)說(shuō)，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(guò)度過(guò)程，并克服幾個(gè)信號(hào)綜合于一個(gè)調(diào)節(jié)器輸入端的缺點(diǎn)，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(kāi)加以控制，用兩個(gè)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(jì)的最終方案。如圖27為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理.圖27 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖二、 硬件結(jié)構(gòu)下圖28為雙閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。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(diǎn)：雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)脈沖觸發(fā)、轉(zhuǎn)速給定和檢測(cè)。由軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)，系統(tǒng)由主電路、檢測(cè)電路、控制電路、給定電路、顯示電路組成。如圖圖28 雙閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 泵升電壓限制當(dāng)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)減速或停車時(shí),儲(chǔ)存在電機(jī)和負(fù)載傳動(dòng)部分的動(dòng)能將變成電能，并通過(guò) PWM 變壓器回饋給直流電源。一般直流電源由不可控的整流器供電，不可能回饋電能，只好對(duì)濾波電容器充電而使電源電壓升高，稱作“泵升電壓”。如果要讓電容器全部吸收回饋能量，將需要很大的電容量，或者迫使泵升電壓很高而損壞元器件。在不希望使用大量電容器（在容量為幾千瓦的調(diào)速系統(tǒng)中，電容至少要幾千微法）從而大大增加調(diào)速裝置的體積和重量時(shí)，可以采用由分流電阻 R 和開(kāi)關(guān)管 VT 組成的泵升電壓限制電路，用R 來(lái)消耗掉部分動(dòng)能。R 的分流電路靠開(kāi)個(gè)器件 VT 在泵升電壓達(dá)到允許數(shù)值時(shí)接通。三、主電路參數(shù)計(jì)算和元件選擇主電路參數(shù)計(jì)算包括整流二極管計(jì)算，濾波電容計(jì)算、功率開(kāi)關(guān)管 IGBT 的選擇及各種保護(hù)裝置的計(jì)算和選擇等。 整流二極管的選擇根據(jù)二極管的最大整流平均 和最高反向工作電壓 分別應(yīng)滿足：（A）（V）選用大功率硅整流二極管，型號(hào)和參數(shù)如下所示：型號(hào)額定正向平均電流（A)額定反向峰值電壓URM（V)正向平均壓降 （V)反向平均漏電流 （mA)散熱器型號(hào)ZP10A10200~2000~6SZ14在設(shè)計(jì)主電路時(shí)，濾波電容是根據(jù)負(fù)載的情況來(lái)選擇電容C值，使RC（3~5）T/2，且有（V)，即C15000uF故此，選用型號(hào)為CD15的鋁電解電容，其額定直流電壓為400V，標(biāo)稱容量為22000uF。 絕緣柵雙極晶體管的選擇最大工作電流 Im
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