【正文】 近似條件: 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替電流閉環(huán)后，整個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如38（a）所示。把給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)將給定信號改為U*n(s)/α；再把時(shí)間常數(shù)為Ton和2T∑i的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為T∑n的慣性環(huán)節(jié)，且T∑n=Ton+2T∑I,，則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖可轉(zhuǎn)化成圖38（b）。圖38 轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)，ASR也應(yīng)采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 式中 Kn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)。 τn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)選用典型Ⅱ型系統(tǒng)的原因：1). 系統(tǒng)在負(fù)載擾動作用下，動態(tài)速降要小。2). ST飽和時(shí)，速度環(huán)退飽和超調(diào)量不大。 3). 速度環(huán)基本上是恒值系統(tǒng)。參數(shù)計(jì)算：按所用運(yùn)算放大器取=20K 電流反饋系數(shù)：=轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：=min/r =min/r = 電樞回路總電阻R=20 = —轉(zhuǎn)速控制器的積分時(shí)間常數(shù) 一般選h=5 根據(jù)公式 經(jīng)計(jì)算得出= ； 轉(zhuǎn)速控制器電阻電容值取50K如圖39所示，為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。圖39 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖第4章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖41系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)工作原理速度給定信號G，速度調(diào)節(jié)器ASR，電流調(diào)節(jié)器ACR，控制PWM信號產(chǎn)生裝置UPM脈寬調(diào)制器，DLD單元把一組PWM波形分成兩組相差180176。的PWM波，用于控制兩組臂。G用以輸出 0～15V 直流給定電壓，UPW（脈寬調(diào)制器）采用 SG3525 芯片和部分外圍電路構(gòu)成。SG3525 是一種專用脈寬調(diào)制器控制電路，通過改變外接電阻和電容的數(shù)值，可以產(chǎn)生不同頻率的方波信號。改變給定端電壓，可以改變輸出方波的占空比，作為 PWM 變換器的控制信號。GD的作用是形成四組隔離的PWM驅(qū)動脈沖；PWM為功率放大電路，直接給電動機(jī)M供電。這樣通過改變給定電壓就可以對電動機(jī)調(diào)速了。 DLD邏輯延時(shí)單元，對PWM控制信號進(jìn)行延時(shí)和整形。當(dāng)被驅(qū)動電路為雙極式工作制時(shí)，為了避免同一相上、下兩只功率管直通，需要驅(qū)動信號有死區(qū)，DLD 單元即用來產(chǎn)生具有死區(qū)的驅(qū)動控制信號。DZS 為零速封鎖器，其輸出控制 ASR 和 ACR，當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)給定電壓為零時(shí)確保電動機(jī)轉(zhuǎn)速為零，避免運(yùn)算放大器因零點(diǎn)漂移造成電動機(jī)不能停車。FA限制主電路瞬時(shí)電流，過流時(shí)封鎖DLD單元輸出；電流反饋調(diào)節(jié)單元CFR；速度反饋調(diào)節(jié)SFR。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用,在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器,分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流,再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制PWM變換器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外面，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的動、靜態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓是Unmax，它決定了電流調(diào)節(jié)器給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓是Uimax，它限制了PWM變換器輸出電壓的最大值。 系統(tǒng)單元調(diào)試 基本調(diào)速①速度調(diào)節(jié)器(ASR)和電流調(diào)節(jié)器(ACR)的調(diào)零把調(diào)節(jié)器的輸入端3全部接地，5之間接50K電阻，調(diào)節(jié)電位器RP3，使7端輸出絕對值小于1mv。②速度調(diào)節(jié)器(ASR)和電流調(diào)節(jié)器(ACR)的輸出限幅值的整定在調(diào)節(jié)器的3個(gè)輸入中的其中任一個(gè)輸入接給定，在4.、5之間接50K電阻、1uF電容，調(diào)節(jié)給定電位器，使調(diào)節(jié)器的輸入為1V，調(diào)節(jié)電位器RP1，使調(diào)節(jié)器的輸出7為+4V（輸出正限幅值）；同樣把給定調(diào)節(jié)為+1V，調(diào)節(jié)RP2，把負(fù)限幅值調(diào)節(jié)為4V。③零速度封鎖器（DZS）觀測首先把零速封鎖器的輸入懸空，開關(guān)S1撥至“封鎖”狀態(tài)，輸出接速度或者電流調(diào)節(jié)器的零速封鎖端6，無論調(diào)節(jié)器的輸入如何調(diào)節(jié)，輸出7始終為零。把面板上的給定輸出接至零速封鎖單元其中一路，另一路懸空，增大給定，測量零速封鎖單元輸出端3：，封鎖端3輸出15V；減小給定，封鎖端3輸出+15V。把給定加到另一路進(jìn)行同樣的操作。 脈寬發(fā)生單元的整定把電機(jī)、直流電源等接入系統(tǒng)，系統(tǒng)接成開環(huán)，脈寬發(fā)生單元的輸入懸空或者接地，調(diào)節(jié)偏移電壓電位器，使電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)（若要達(dá)到更好的閉環(huán)效果，調(diào)節(jié)偏移電壓電位器，）用雙蹤示波器觀測脈寬發(fā)生單元的測試點(diǎn)2和4的波形，此時(shí)的2（4）的占空比接近相同（占空比為50%左右）。觀測同一組橋臂（2或者4）之間的死區(qū)。 轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器、電流反饋調(diào)節(jié)器的整定把電機(jī)、220V直流電源接入系統(tǒng)，系統(tǒng)接成開環(huán)。把正給定接入脈寬發(fā)生單元，調(diào)節(jié)給定，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1600rpm，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器中的RP1，使3端輸出的電壓為4V。加大負(fù)載，調(diào)節(jié)電流反饋調(diào)節(jié)器，使電流反饋調(diào)節(jié)器3端輸出的電壓為+4V。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 開環(huán)機(jī)械特性測試把電機(jī)、直流電源，接入系統(tǒng)，電動機(jī)、發(fā)電機(jī)加額定勵(lì)磁。緩慢增加給定電壓Ug,使電機(jī)升速,調(diào)節(jié)給定電壓Ug和負(fù)載Rg使電動機(jī)(DJ15)的電樞電流Id=,轉(zhuǎn)速達(dá)到1200rpm。在測試過程中逐步增大負(fù)載電阻Rg的阻值（即減小負(fù)載）就可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（I2），將其記入下面的表格：n(rpm)120011761153113611231108108011481032I(A)然后將電機(jī)反轉(zhuǎn)，增加給定Ug（負(fù)給定）使電機(jī)反向升速，調(diào)節(jié)給定電壓Ug和負(fù)載Rg使電動機(jī)(DJ15)的電樞電流Id=,轉(zhuǎn)速分別達(dá)到1200rpm。在測試過程中逐步增大負(fù)載電阻Rg的阻值（即減小負(fù)載）就可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（I2），將其記入下面的表格：n(rpm)120011751150113011251105108511501030I(A) 圖41開環(huán)機(jī)械特性曲線 閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試及閉環(huán)靜特性測定直流電壓輸入為300V的情況下，發(fā)電機(jī)輸出首先空載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近1200rpm，然后在發(fā)電機(jī)的電樞繞組接入負(fù)載電阻Rg，逐漸增大電動機(jī)負(fù)載（即減小負(fù)載的電阻值），直至電動機(jī)的電樞電流Id=，即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性，測定n=f（Id）并記錄于下表中：Id(A)n(rpm)120812081208120712091210121412161215改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，重復(fù)上述的步驟：n(rpm)n(rpm)120011971193119312001203120512101215再降低給定電壓Ug，再測試800rpm的靜態(tài)特性曲線，記錄于下表中：Id(A)n(rpm)800801801801800800799799802圖42 閉環(huán)系統(tǒng)特性曲線結(jié)束語 “PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)” 的設(shè)計(jì) ，是在DJDK－1型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的。測定直流電動機(jī)的各項(xiàng)電氣參數(shù)和時(shí)間常數(shù)，并應(yīng)用經(jīng)典控制理論的工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。以SG3525為核心實(shí)現(xiàn)PWM脈寬調(diào)速，形成無靜差的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制。PWM雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，具有調(diào)速簡單、調(diào)速范圍大、精度高、速度平穩(wěn)、電流脈動小、電機(jī)溫升低等優(yōu)點(diǎn)，使調(diào)速各項(xiàng)性能指標(biāo)大為提高?？v觀整個(gè)設(shè)計(jì)，經(jīng)典部分是已學(xué)過的知識，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)深入理解了工程設(shè)計(jì)方法，擴(kuò)展了知識面，各門課程綜合應(yīng)用，收益頗多，使我對直流調(diào)速系統(tǒng)的控制有了更深的認(rèn)識。但由于理論水平有限，仍有許多不足之處有待解決。參考文獻(xiàn)[1] DJDK1型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制試驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[2] 夏得砛，．第2版．機(jī)械工業(yè)出版社，2007[3] 陳伯時(shí)．電力拖動自動控制系統(tǒng)．第2版．機(jī)械工業(yè)出版社，2003[4] 王兆安，黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)．第4版．機(jī)械工業(yè)出版社，2007[5] 楊興姚．電動機(jī)調(diào)速的原理及系統(tǒng)．北京水利電力出版社，2003[6] 劉軍．孟祥忠．電力拖動自動控制系統(tǒng)．機(jī)械工業(yè)出版社，2007[7] 王華強(qiáng). 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法的探討. 荊門職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2002[8] 吳守箴，[M] .機(jī)械工業(yè)出版社，1995[9] William , . Modern Control Theory．NewJersey：PrenticeHall，[10] Leonhard of Electrical ，[11] Kuo Control , [12] 工控相關(guān)網(wǎng)站致 謝首先要感謝我的指導(dǎo)老師—張建老師。感謝老師對于相關(guān)知識的細(xì)心講解，讓我對于所學(xué)知識有了深刻的理解并最終用于實(shí)際生活中，理論與實(shí)際的集合讓我有了很大的提高，有了您的幸勞，我才得以順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。我還要感謝我的同學(xué)丁力，王彪，跟他一起討論相關(guān)的課題，使我的思路得以極大的開闊，并能發(fā)現(xiàn)自己在某些內(nèi)容上的欠缺。另外，我也深深的感受到了同學(xué)間的互相幫助和友誼。這也是我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的一大動力。同時(shí)也要感謝指導(dǎo)我完成論文的師傅和同事們，他們給了我書本上沒有的一些知識，更具體更全面的讓我深入的了解了一些重要的知識，謝謝他們！同時(shí)感謝院里的領(lǐng)導(dǎo)為我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了平臺，使我們能夠有機(jī)會展示自己的能力。還有許多在論文完成過程中給予我?guī)椭娜?，在此不一一列舉了，一并表示最衷心的感謝。 37