基于pwm控制的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)及matlab仿真word格式(編輯修改稿)
2025-01-12 09:30 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 R In n nC C C?? ? ? ? ? ? （ 29） 而閉環(huán)時(shí)的靜特性可寫(xiě)成 共 21 頁(yè) 第 10 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ *p s n0d0ee( 1 ) ( 1 ) ( 1 )dd c l c leK K UU I R R In n nC K C K C K?? ? ? ? ? ?? ? ? （ 210） 其中0pn和 0cln 分別表示開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速，opn?和 cln? 分別表示開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。 0clclclns n?? （ 215） 按理想空載轉(zhuǎn)速相同的情況比較，則 0opn = 0cln 時(shí)： 1opcl ss K? ? （ 216） 如 調(diào)制的輸出電壓 dU ，使系統(tǒng)工作在新的機(jī)械特性上，因而轉(zhuǎn)速有所回升，速度降落降低。由此看來(lái)，閉環(huán)系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降。 圖 28 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開(kāi)環(huán)機(jī)械特性的關(guān)系 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 雙閉環(huán)系 統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性 圖 211 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 （二）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 這時(shí)， ASR 輸出達(dá)到限幅值 imU? ，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差的單閉環(huán)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時(shí) 共 21 頁(yè) 第 11 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 兩段實(shí)際上都略有很小的靜差，如圖 211 中虛線所示。 各變量的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當(dāng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和時(shí)，各變量之間有下列關(guān)系： imU? 為 ASR 的輸出限幅值。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程分析 設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個(gè)重要目的就是要獲得接近理想起動(dòng)過(guò)程，因此在分析雙閉環(huán)調(diào)速系 看作為是一個(gè)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。 轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用可以分別歸納如下： 1 時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)回復(fù)正常。 第三 章 調(diào)速系統(tǒng)的直流脈寬調(diào)制 PWM(Pulse Width Modulation)控制就是脈寬調(diào)制技術(shù)：即通過(guò)對(duì)一系列脈沖 的寬度進(jìn)行 路和數(shù)字式 PWM 控制電路。 PWM 控制技術(shù) 模擬式 PWM 控制 圖 31 PWM 控制電路原理 （ 31） 共 21 頁(yè) 第 12 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ont 式中 kmu ——控制信號(hào) ku 的最大值。 a b c 圖 32 鋸齒波脈寬調(diào)制波形圖 圖 33 PWM 控制負(fù)載的波形圖 PWM 信號(hào)加 到主控電路的開(kāi)關(guān)管 V1 的基極時(shí)，負(fù)載 LR 兩端電壓 Lu 的波形如圖33 所示。顯然，通過(guò) PWM 控制改變開(kāi)關(guān)管在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期 T 內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間 τ 的長(zhǎng)短，就可實(shí)現(xiàn)對(duì) LR 兩端平均電壓 Lu 大小的控制。 數(shù)字式 PWM 控制 數(shù)字式 PWM 調(diào)制電路主要由計(jì)數(shù)器和數(shù)字比較器或由定時(shí)電路和觸發(fā)器構(gòu)成。數(shù)字式 圖 34 計(jì)數(shù)器 和數(shù)字比較器組成的數(shù)字脈寬調(diào)制器的波形圖 PWM 變換器 PWM 變換器作用是：用 PWM 控制電路的輸出波形信號(hào)，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度不可逆與可逆兩大類。 簡(jiǎn)單的不可逆 PWM 變換器 簡(jiǎn)單的不可逆 PWM 變換器 直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主電路原理圖如圖 35 所示，功率開(kāi)關(guān)器件可以是任意一種全控型開(kāi)關(guān)器件，這樣的電路又稱直流降壓斬波器。 a 電路原理圖 b 電流和電壓波形 圖 35 簡(jiǎn)單不可逆 PWM 控制電路及其波形 圖 35a 所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的不可逆 PWM 控制變換電路原理圖。電源電壓 E 通常由交流 圖 35b 為穩(wěn)態(tài)時(shí)電樞端電壓 au 、電樞平均電壓 aU 和電樞電流 ai 的波形?？梢?jiàn)，T 共 21 頁(yè) 第 13 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 穩(wěn)態(tài)電流 ai 是 制動(dòng)不可逆 PWM變換器 圖 36a 所示為具有制動(dòng)狀態(tài)的不可逆 PWM 變換器。它由兩個(gè)功率晶體管 1V 、 2V和兩個(gè)二極管 1VD 、 2VD 組成。 1V 是起調(diào)制作用的主控管， 2V 是輔助管。來(lái)自脈寬調(diào)制電路的兩個(gè)極性相反的脈沖電壓 1bu 、 2bu 分別作用到 1V 、 2V 的基極。控制電路工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的電壓、電能耗制動(dòng)作用。因此，在制動(dòng)狀態(tài)中， 2V 和 1VD 輪流導(dǎo)通，而 1V 始終是關(guān)斷的，此時(shí)的電壓和電流波形示于圖 36c。 a b c d a 電路原理圖 b 電動(dòng)狀態(tài)電壓和電流波形 c 制動(dòng)狀態(tài)電壓和電流波形 d 電動(dòng)和制動(dòng)交替狀態(tài)電流波形 圖 36 制動(dòng)不可逆 PWM 變換器及其波形 有一種特殊情況，即輕載電動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)平均電流較小，以致在關(guān)斷后經(jīng)續(xù)流時(shí)，還沒(méi)有到達(dá)周期 T ，電流已經(jīng)衰減到零，此時(shí)，因而兩端電壓也降為零，便 提前導(dǎo)通了，使電流方向變動(dòng)，產(chǎn)生局部時(shí)間的制動(dòng)作用。輕載電動(dòng)狀態(tài)，一個(gè)周期分成四個(gè)階段： 出波形見(jiàn)圖 36d。綜上所述，具有制動(dòng)回路的不可逆 PWM 變換器的電樞電流始終是連續(xù)的。 H 型雙極式 PWM 變換器 圖 37 為 H 型雙極式 PWM 變換器，它由四個(gè)大功率晶體管和四個(gè)續(xù)流二極管組成。四個(gè)大功率管分為兩組， 1V 和 4V 為一組， 2V 和 3V 為另一組。在基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)1bu = 4bu ， 2bu = 3bu = 1bu 的作用下，同一組中的兩個(gè)晶體
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