【導(dǎo)讀】閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。首先描述了變頻器的發(fā)展歷程，提出了PWM調(diào)速方法的優(yōu)勢(shì)，指出。了未來PWM調(diào)速方法的發(fā)展前景，點(diǎn)出了研究PWM調(diào)速方法的意義。應(yīng)用于直流電機(jī)的。頻器性能尤為突出，作為本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，本文將對(duì)PWM的理論進(jìn)行詳細(xì)論述。對(duì)各個(gè)部分分別進(jìn)行論證，力圖在每個(gè)組成單元上都達(dá)到最好的系統(tǒng)性能。一次是元器件的更新，即以大功率半導(dǎo)體器件晶閘管取代傳統(tǒng)的變流機(jī)組，

　　

【正文】 RL+Rn） 同樣，短接電 抗器兩端，也可測(cè)得電抗器直流電阻 RL。 測(cè)試結(jié)果如下表： 表 A1 U（ V） 73 89 I(A) 表 A2 U(V) 92 101 I(A) 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 21 表 A3 U(V) 83 96 I(A) 代入以上公式計(jì)算得： R=40Ω； Ra=； RL=； 主電路電磁時(shí)間常數(shù)的測(cè)定 采用電流波形法測(cè)定電樞回路電磁時(shí)間常數(shù) Td，電樞回路突加給 定電壓時(shí)，電流 id按指數(shù)規(guī)律上升 )1( /Tdtdd eIi ??? 其電流變化曲線如圖 所示。當(dāng) t =Td 時(shí)，有 ddd IeIi )1( 1 ??? ? MCL31 的給定電位器 RP1 逆時(shí)針調(diào)到底，使 Uct=0。 電機(jī)不加勵(lì)磁。 調(diào)節(jié) Uct，監(jiān)視電流表的讀數(shù)，使電機(jī)電樞電流為 (50~90)?Inom。然后保持 Uct 不變，突然合上主電路開關(guān)，用示波器拍攝 id=f(t)的波形，由波形圖上測(cè)量出當(dāng)電流上升至 ?穩(wěn)定值時(shí)的時(shí)間，即為電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù) Td。 實(shí)驗(yàn)測(cè)試曲線下圖： 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 22 圖 A1 電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù) Ce 和轉(zhuǎn)矩常數(shù) CM 的測(cè)定 將電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，使之空載運(yùn)行，改變電樞電壓 Ud，測(cè)得相應(yīng)的 n，即可由下式算出 Ce=Ke?=(Ud2Ud1)/(n2n1) 轉(zhuǎn)矩常數(shù) (額定磁通時(shí) )CM 的單位為 ，可由 Ce 求出 CM= 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如下表： 表 A4 Ud（ V） 151 166 N(r/min) 1000 1100 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果代入公式計(jì)算得： Ce=； CM==； 系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù) TM 的測(cè)定 系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)可由下式計(jì)算 MCeLRGDTm 3 7 5/)( 2 ?? 由于 TmTd，也可以近似地把系統(tǒng)看成是一階慣性環(huán)節(jié)，即 UdTmSKn ??? )1/( 當(dāng)電樞突加給定電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速 n 將按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng) n到達(dá) ?穩(wěn)態(tài)值時(shí)，所經(jīng)過的時(shí)間即為拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。 測(cè)試時(shí)電樞回路中附加電阻應(yīng)全部切除。 MCL— 31 的給定電位器 RP1 逆時(shí)針調(diào)到底，使 Uct=0。 合上主電路電源開關(guān)。 電動(dòng)機(jī) M 加額定勵(lì)磁。 調(diào)節(jié) Uct，將電機(jī)空載起動(dòng)至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 1000r/min。然后保持 Uct 不變，斷開主電路開關(guān)，待電 機(jī)完全停止后，突然合上主電路開關(guān)，給電樞加電壓，用示波器拍攝過渡過程曲線，如下圖： 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 23 圖 A2 5．測(cè)速發(fā)電機(jī)特性 UTG=f(n)的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)線路如圖 A1 所示。 電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，逐漸增加觸發(fā)電路的控制電壓 Uct，分別讀取對(duì)應(yīng)的 UTG,n 的數(shù)沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 24 值若干組，即可描繪出特性曲線 UTG=f(n)。 表 A5 n（ r/min） 200 500 800 1100 1500 UTG(V) Ud(V) 81 127 175 221 282 Uct(V) 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)性能測(cè)試 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 PWM 控制器 SG3525 性能測(cè)試； 控制單元調(diào)試； 系統(tǒng)開環(huán)調(diào)試； 系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)試； 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性測(cè)試； H 型 PWM 變換器不同控制方式時(shí)的性能測(cè)試。 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和工作原理 在中小容量的直流傳動(dòng)系統(tǒng)中，采用自關(guān)斷器件的脈寬調(diào)速系統(tǒng)比相控系統(tǒng)具有更多的優(yōu)越性，因而日益得到廣泛應(yīng)用。 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如圖 所示。圖中可逆 PWM 變換器主電路 系采用MOSFET 所構(gòu)成的 H型結(jié)構(gòu)形式， UPW 為脈寬調(diào)制器， DLD 為邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)， GD為 MOS 管的柵極驅(qū)動(dòng)電路， FA 為瞬時(shí)動(dòng)作的過流保護(hù)。 脈寬調(diào)制器 UPW 采用美國(guó)硅通用公司（ Silicon General）的第二代產(chǎn)品 SG3525，這是一種性能優(yōu)良，功能全、通用性強(qiáng)的單片集成 PWM 控制器。由于它簡(jiǎn)單、可靠及使沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 25 用方便靈活，大大簡(jiǎn)化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試，故獲得廣泛使用。 實(shí)驗(yàn)方法 開環(huán)系統(tǒng)調(diào)試 斷開主電源，并逆時(shí)針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕到底，斷開“ 9”、“ 10”所接的電阻，接入直流電動(dòng)機(jī) M03，電機(jī)加上勵(lì)磁。 S4 開關(guān)扳向上，合上主電源。調(diào)節(jié) RP3 電位器使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，并達(dá)到 1400r／ min，調(diào)節(jié) FBS 的反饋電位器 RP，使速度反饋電壓為 2V。 ； 參照速度反饋系數(shù)調(diào)試的方法，使電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá) 1400r/min，改變直流發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻 Rd，在空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)測(cè)取 7— 8 個(gè)點(diǎn)，記錄相應(yīng)的轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 M（或直流發(fā)電機(jī)電流 id） n=1400r/min 表 A6 n(r/min) 1400 1370 1355 1330 1320 1300 1280 id(A) 調(diào)節(jié) RP3，使 n=1000/min 和 n=500r/min，作同樣的記錄，可得到電機(jī)在中速和低速時(shí)的機(jī)械特性。 n=1000r/min 表 A7 n(r/min) 1000 960 930 905 900 883 870 id(A) n=500r/min 表 A8 n(r/min) 500 462 442 427 418 405 396 id(A) ； 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 26 斷開主電源， S4 開關(guān)撥向“負(fù)給定”，然后按照以上方法，測(cè)出系統(tǒng)的反向機(jī)械特性。 n=1400r/min 表 A9 n(r/min) 1400 1380 1360 1340 1320 1300 1283 id(A) 調(diào)節(jié) RP3，使 n=1000/min 和 n=500r/min，作同樣的記 錄，可得到電機(jī)在中速和低速時(shí)的機(jī)械特性。 n=1000r/min 表 10 n(r/min) 988 970 950 932 920 900 870 id(A) n=500r/min 表 11 n(r/min) 500 484 460 438 422 402 390 id(A) 閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試 （ 1）機(jī)械特性 n=f（ Id） 的測(cè)定 S5 開關(guān)打向“給定”， S4 開關(guān)扳向上，調(diào)節(jié) MCL10 的 RP3 電位器，使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速至 1400 r/min，再調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻 Rd，在空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)分別記錄 7～ 8點(diǎn)，可測(cè)出系統(tǒng)正轉(zhuǎn)時(shí)的靜特性曲線 n=f（ Id） 表 12 n(r/min) 1400 1380 1360 1340 1320 1310 1300 I(A) S5 開關(guān)打向“給定”， S4 開關(guān)打向下至“負(fù)給定”，調(diào)節(jié) MCL10 的 RP4 電位器，使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速至 1400 r/min，再調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻 Rd，在空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)分別記錄 7～ 8 點(diǎn)，可測(cè)出系統(tǒng)反轉(zhuǎn)時(shí)的靜特性曲線 n=f（ Id） 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 27 表 A13 n(r/min) 1400 1400 1400 1398 1398 1390 1380 I(A) （ 2）閉環(huán)控制特性 n=f(Ug)的測(cè)定 S5 開關(guān)打向“給定”， S4 開關(guān)扳向上，調(diào)節(jié) MCL10 的 RP3 電位器，記錄 Ug 和 n，即可測(cè) 出閉環(huán)控制特性 n=f(Ug) 表 A14 n(r/min) 1400 1300 1250 1200 1150 1100 1000 Ug(V)