【文章內(nèi)容簡介】 通時間Ton的大小即改變給T1,T2所加門極驅(qū)動動信號脈沖的寬度即可改變VAB和IAB的大小調(diào)控直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。若使COM端與電機(jī)電樞繞組A端相接，B端接N,可使電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動或制動狀態(tài)（Ⅰ,Ⅱ象限），若使 COM端與B相接而A端接N,可使電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動或制動狀態(tài)（Ⅲ，Ⅳ象限）。（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)電機(jī)電樞繞組的連接通過狀態(tài)開關(guān)進(jìn)行切換）。這樣僅用兩個開關(guān)器件就可實現(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)行。電機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)測速發(fā)電機(jī)以及FBS(轉(zhuǎn)速變換器）輸出到ASR(轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器)，作為ASR的輸入并和給定電壓比較，組成系統(tǒng)的外環(huán),ASR的輸出作為ACR(電流調(diào)節(jié)器)的輸入并和主電路電流反饋信號進(jìn)行比較作為系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)。由于電流調(diào)節(jié)器的輸出接到SG3525的第2腳,R2為限流電阻，所以要求電流調(diào)節(jié)器再通過一個反號器的輸出電壓的極性必須為正，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定則又要求其輸出電壓信號為正, 最后轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定選擇了負(fù)極性的可調(diào)電壓,。ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，利用電流負(fù)反饋與速度調(diào)節(jié)器輸出限幅環(huán)節(jié)的作用,使系統(tǒng)能夠快速起制動,突加負(fù)載動態(tài)速降小,具有較好的加速特性。 本實驗電路中主電路部分由直流電源、兩個IGBT管組成，可看成降壓型變換器和升壓型變換器的串聯(lián)組合，下面結(jié)合H型橋式可逆直流PWM調(diào)速電路圖來對降壓、升壓斬波電路進(jìn)行介紹。、T3關(guān)斷（），并使T2截止、T1周期性地通斷，在T1導(dǎo)通的Ton時間內(nèi)，vAB=vPN＞0,iAB＞0。 在T1截止的Toff時間內(nèi)，由于電感電流不能突變，iAB經(jīng)D2續(xù)流，vAB=0，A、B兩端電壓的平均值VAB=Ton VPN/(Ton+Toff)=αVPN,α為占空比。、D2構(gòu)成了一個降壓斬波電路，iAB＞0，vAB＞0，電機(jī)工作在正向電動狀態(tài)。 半橋變換電路 H型橋式變換電路、T2周期性地通斷，在T2導(dǎo)通的Ton時間內(nèi)，vAB= 0, iAB＜0。在T2截止的Toff時間內(nèi)，由于電感電流不能突變，電流iAB經(jīng)D1續(xù)流，vAB=vPN，A、B兩端電壓的平均值VAB= ToffVPN/(Ton+Toff)=（1－α）VPN,可見當(dāng)T1截止時由TD1構(gòu)成了一個升壓斬波電路，vAB＞0, iAB＜0，電機(jī)工作在正向制動狀態(tài)，將電能回送給直流電源。由上述分析可知，若T2截止、T1通斷轉(zhuǎn)換時由TD2構(gòu)成了降壓斬波電路，電機(jī)工作在正向電動狀態(tài)；若T1截止、T2通斷轉(zhuǎn)換時由TD1構(gòu)成了升壓斬波電路，電機(jī)工作在正向制動狀態(tài)。、T1斷開則類似地，當(dāng)T4截止時，由TD4構(gòu)成了降壓斬波電路，電機(jī)工作在反向電動狀態(tài)；當(dāng)T3截止時，由TD3構(gòu)成了升壓斬波電路，電機(jī)工作在反向制動狀態(tài)。由以上對可逆H橋電路的分析可知，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是通過兩個半橋電路即兩套升/降壓斬波電路交替工作來實現(xiàn)的，（正轉(zhuǎn)時由TT2組成的半橋電路工作，反轉(zhuǎn)時由TT4組成的半橋電路工作）。因此設(shè)計出一種半橋型可逆PWM調(diào)速電路，即用一套升/降壓斬波電路通過一個轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換既可用于電機(jī)的正轉(zhuǎn)也可用于電機(jī)的反轉(zhuǎn),它與H橋電路相比節(jié)省了兩個開關(guān)器件，而且大大簡化了電路，當(dāng)A接COM, B接N時，電機(jī)正轉(zhuǎn)（工作在Ⅰ、Ⅱ象限），當(dāng)A接N，B接COM時，電機(jī)反轉(zhuǎn)（工作在Ⅲ、Ⅳ象限）。 轉(zhuǎn)換開關(guān)連接圖 第3章 PWM控制電路PWM（Pulse Width Modulation）控制——脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。 　　PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是PWM型，PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆　變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。 PWM基本原理PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要　求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面，如電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。，在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時，速度增加；電機(jī)斷電時，速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的時間，即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控制?！≡O(shè)電機(jī)始終接通電源時，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為D=t1/T，則電機(jī)的平均速度為式中Vd—電機(jī)的平均速度Vmax—電機(jī)全通電時的速度（最大）D=t1/T—占空比由公式（2）可見，當(dāng)我們改變占空比D=t1/T時，就可以得到不同的電機(jī)平均速度Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格地講，平均速度Vd與占空比D并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，在一般的應(yīng)用中，可以將其近似地看成線性關(guān)系。 電樞電壓“占空比”與平均電壓關(guān)系圖Vd=VmaxD PWM的理論基礎(chǔ) 　　　沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。 　　　　　　形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 面積等效原理： 　?。≧L電路）上。其輸出電流i(t)。從波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。脈沖越窄，各i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈沖，則響應(yīng)i(t)也是周期性的。用傅里葉級數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。 　　　　　　　　 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形 　　用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波N等分，看成N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點(diǎn)重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。 SPWM波形——脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形。 　　　　　　　 　　要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。 PWM電流波： 電流型逆變電路進(jìn)行PWM控制，得到的就是PWM電流波。 PWM波形可等效的各種波形： 直流斬波電路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，還可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面積原理。 PWM實現(xiàn)方法PWM信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。硬件方法的實現(xiàn)已有很多文章介紹，這里不做贅述。本文主要介紹利用單片機(jī)對PWM信號的軟件實現(xiàn)方法。MCS51系列典型產(chǎn)品8051具有兩個定時器T0和T1。通過控制定時器初值T0和T1，從而可以實現(xiàn)從8051的任意輸出口輸出不同占空比的脈沖波形。由于PWM信號軟件實現(xiàn)的核心是單片機(jī)內(nèi)部的定時器，而不同單片機(jī)的定時器具有不同的特點(diǎn)，即使是同一臺單片機(jī)由于選用的晶振不同，選擇的定時器工作方式不同，其定時器的定時初值與定時時間的關(guān)系也不同。因此，首先必須明確定時器的定時初值與定時時間的關(guān)系。如果單片機(jī)的時鐘頻率為f，定時器／計數(shù)器為N位，則定時器初值與定時時間的關(guān)系為:式中，　TW—定時器定時初值；　N—一個機(jī)器周期的時鐘數(shù)?！隨著機(jī)型的不同而不同。在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)型給出相應(yīng)的值。這樣，我們可以通過設(shè)定不同的定時初值TW，從而改變占空比D，進(jìn)而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 直流電機(jī)的PWM控制技術(shù) 由于控制的對象是直流電機(jī)，本系統(tǒng)選擇了等脈寬PWM法對電機(jī)的電壓進(jìn)控制。這樣一來，對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制就變成了對電樞電壓的控制，PWM控制任務(wù)就簡單的變成了調(diào)壓，省去了調(diào)頻的內(nèi)容。在圖中，控制程序設(shè)計假定晶體管 V先導(dǎo)通T1秒，這個期間電壓Ud全部加到電樞上(如果忽略 V上的管壓降)，然后關(guān)斷 T2秒，這個期間電樞兩端電壓為零。如此反復(fù)，則電樞端的電壓波形如圖中(b)所示 。電樞兩端電壓的平均值為: （a）電樞端的電壓波形（b） a為一個周期T中，晶體管V導(dǎo)通時間時間的比率，稱為負(fù)載率或占空比。變a即可改變電樞兩端的電壓。使用下面三種方法中的任何一種，即可改變達(dá)到調(diào)壓的目的:(1) T1保持一定，T2變化。(2) T2保持一定，T1變化。 (3) T保持一定，T1變化。 SG3525的結(jié)構(gòu) 控制電路以SG3525為核心構(gòu)成，它采用 恒頻脈寬調(diào)制控制方案,適合于各種開關(guān)電源，斬波器的控制。其內(nèi)部包含精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器等，并含有欠壓鎖定電路,閉鎖控制電路和軟起動電路。SG3525采用16引腳標(biāo)準(zhǔn)DIP封裝。