【正文】 另外，我也深深的感受到了同學(xué)間的互相幫助和友誼。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，20073 陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)．第2版．機(jī)械工業(yè)出版社，20034 王兆安，黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)．第4版．機(jī)械工業(yè)出版社，20075 楊興姚．電動(dòng)機(jī)調(diào)速的原理及系統(tǒng)．北京水利電力出版社，20036 劉軍．孟祥忠．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)．機(jī)械工業(yè)出版社，20077 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). 20028 吳守箴，[M] .機(jī)械工業(yè)出版社，19959 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—鄭載滿老師。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。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(dòng)機(jī)(DJ15)的電樞電流Id=,轉(zhuǎn)速達(dá)到1200rpm。 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(cè)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。為了獲得良好的動(dòng)、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。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。這樣通過改變給定電壓就可以對(duì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速了。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。min/r = 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(dòng)作用下，動(dòng)態(tài)速降要小。為此，需求出它的等效傳遞函數(shù)： 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(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如38（a）所示。本設(shè)計(jì)因?yàn)?δi% ≥5%且TL/T∑I =10。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā),應(yīng)該把電流環(huán)校正成典Ⅰ系統(tǒng)。這樣，在設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動(dòng)勢(shì)變化的動(dòng)態(tài)作用，而將電動(dòng)勢(shì)反饋?zhàn)饔脭嚅_，從而得到忽略電動(dòng)勢(shì)影響的電流環(huán)近似結(jié)構(gòu)圖。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電流環(huán)首先遇到的問題是反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的交叉反饋?zhàn)饔谩＃?）電流調(diào)節(jié)器的作用:①對(duì)電網(wǎng)電壓擾動(dòng)起及時(shí)抗擾作用。因此，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓擾動(dòng)所引起的動(dòng)態(tài)速度變化要比在單態(tài)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中小得多。綜合以上分析結(jié)果可以看出，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)，系統(tǒng)變量之間存在如下關(guān)系： 這時(shí)的靜特性為圖35中的AB段，呈現(xiàn)很陡的下垂特性。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流上升時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出也將上升，當(dāng)上升到某一數(shù)值（）時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速環(huán)失出調(diào)節(jié)作用，呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。圖35 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性（2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和： 從而得到圖35靜特性的段。 當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽各時(shí)，PI調(diào)節(jié)器的積分（I）作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)總是等于零。 根據(jù)圖33的原理圖，可以很容易地畫出雙閉環(huán)調(diào)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖34所示。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器通常都采用PI調(diào)節(jié)器。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成圖33所示為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖。注意，Shutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響SG3525的正常工作。反之亦然。此時(shí)，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。16腳:VREF(基準(zhǔn)電壓端):基準(zhǔn)電壓端16腳的電壓由內(nèi)部控制在5. 1 V土1%。可以和15腳共用一個(gè)電源，也可用更高電壓的電源?？梢栽赩處接一個(gè)約0. luf的電容濾去電壓尖峰。電路正常工作時(shí)，該端呈高電平，其電位高于鋸齒波的峰值電位(3. 30。8腳:SOFTSTATR(軟啟動(dòng)):比較器的反相端即軟啟動(dòng)器控制端8,端8可外接軟啟動(dòng)電容，該電容由內(nèi)部Vf的50uA恒流源充電。7腳:DISCHATGE RD(放電端):Cr的放電由5. 7兩端的死區(qū)電阻決定。正常工作時(shí)，. 5V變化的鋸齒波。如不需多個(gè)芯片同步工作時(shí)，3腳和4腳懸空。也可以使單個(gè)芯片以外部時(shí)鐘頻率工作。負(fù)反饋控制時(shí)，將電源輸出電壓分壓后與基準(zhǔn)電壓相比較。該電路由基準(zhǔn)電壓源、震蕩器、誤差放大器、PWM比較器與鎖存器、分相器、欠壓鎖定輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)，軟啟動(dòng)及關(guān)斷電路等組成，可正常工作的溫度范圍是0700C。調(diào)節(jié)Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個(gè)幅度相等、頻率相等、相位相互錯(cuò)開180度、占空比可調(diào)的矩形波（即PWM信號(hào)）。第3章PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) PWM信號(hào)發(fā)生器PWM信號(hào)發(fā)生器以集成可調(diào)脈寬調(diào)制器SG3525為核心構(gòu)成，他把產(chǎn)生的電壓信號(hào)送給H橋中的四個(gè)IGBT。逆變器中IGBT開通時(shí)出現(xiàn)尖峰電流，其原因是由于在剛導(dǎo)通的IGBT負(fù)載電流上疊加了橋臂中互補(bǔ)管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流，所以在此二極管恢復(fù)阻斷前，剛導(dǎo)通的IGBT上形成逆變橋臂的瞬時(shí)貫穿短路，使出現(xiàn)尖峰，為此需要串入抑流電感，即串聯(lián)緩沖電路，或放大IGBT的容量。其開關(guān)速度可達(dá)1mS，額定電流密度100A/cm2，電壓驅(qū)動(dòng)，自身?yè)p耗小。這種辦法簡(jiǎn)單實(shí)用，但能量有損失，且會(huì)使分流電阻R發(fā)熱，因此對(duì)于功率較大的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在分流電路中接入逆變，把一部分能量回饋到電網(wǎng)中去。當(dāng)直流電源功率二極管整流器供電時(shí)，不能將這部分能量回饋給電網(wǎng)，只能對(duì)整流器輸出端的濾波電容器充電而使電源電壓升高，稱作“泵升電壓”。由于電力電子的器件的導(dǎo)通時(shí)也存在開通時(shí)間，因此延遲時(shí)間通常大于元件的關(guān)斷時(shí)間即可以了。由于本次設(shè)計(jì)要求電機(jī)能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)，并且能進(jìn)行無極調(diào)速等。單極式可逆PWM變換器和雙極式變換器在電路構(gòu)成上完全一樣，不同之處在于驅(qū)動(dòng)信號(hào)不一樣。（2）單極式可逆PWM變換器：但是這個(gè)交變電流使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高頻微振，可以消除電動(dòng)機(jī)正、反向切換時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用，有利于快速切換。改變即可調(diào)速，的變化范圍為。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)制可逆運(yùn)行，由正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓的脈沖寬窄而定。當(dāng)時(shí)，VT1和VT4才導(dǎo)通，電流又沿回路1流通。有關(guān)參量波形圖示于圖24（a）。由于電壓極性的變化，使得電樞回路電流的變化存在兩種情況，其電壓、電流波形如圖24所示。雙極式可逆PWM變換器的主電路如圖23（b）所示。（1）雙極式可逆PWM變換器：可逆PWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式有T型和H型兩種，其基本電路如圖23所示，圖中（a）為T型PWM變換器電路，（b）為H型PWM變換器電路。在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，VTVDVTVD1四個(gè)電力電子開關(guān)器件輪流導(dǎo)通，其電流波形示圖22（d）。反向電流的制動(dòng)作用使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，直到新的穩(wěn)態(tài)。這時(shí)電力晶體管VT2能在電動(dòng)機(jī)制動(dòng)中起作用。在期間，和改變極性，VT1截止，原方向的電流沿回路2經(jīng)二極管VD2續(xù)流，在VD2兩端產(chǎn)生的壓降給VT2施加反壓，使VT2不可能導(dǎo)通。VT1和VT2的基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓大小相等，極性相反，即。這種簡(jiǎn)單不可逆PWM電路中電動(dòng)機(jī)的電樞電流不能反向，因此系統(tǒng)沒有制動(dòng)作用，只能做單向限運(yùn)行，這種電路又稱為“受限式”不可逆PWM電路。由圖可見，電流是脈動(dòng)的，其平均值等于負(fù)載電流（——負(fù)載轉(zhuǎn)矩， ——直流電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩電流比）。在一個(gè)開關(guān)周期T內(nèi)，當(dāng)Error! No bookmark name ，為正，VT飽和導(dǎo)通，電源電壓通過VT加到電動(dòng)機(jī)電樞兩端；當(dāng)時(shí)，為負(fù)，VT截止，電樞失去電源，經(jīng)二極管VD續(xù)流。圖21（a）所示為無制動(dòng)作用的簡(jiǎn)單不可逆PWM變換器主電路原理圖，其開關(guān)器件采用全控型的電力電子器件。 PWM變換器介紹脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主要電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡(jiǎn)稱PWM變換器。通過分析發(fā)現(xiàn)，如果要求快速起動(dòng)，必須使直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中輸出最大的恒定允許電磁轉(zhuǎn)矩，即最大的恒定允許電樞電流，當(dāng)電樞電流保持最大允許值時(shí)，電動(dòng)機(jī)以恒加速度升速至給定轉(zhuǎn)速，然后電樞電流立即降至負(fù)載電流值。但是如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，如果要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。在眾多PWM變換器實(shí)現(xiàn)方法中，又以H型PWM變換器更為多見。2） 在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。 變頻調(diào)速很快為廣大電動(dòng)機(jī)用戶所接受，成為了一種最受歡迎的調(diào)速方法，在一些中小容量的動(dòng)態(tài)高性能系統(tǒng)中更是已經(jīng)完全取代了其他調(diào)速方式。5）3）PWM系統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性 ：1）如果主電路電感不是非常大，則輸出電流總存在連續(xù)和斷續(xù)兩種情況，因而機(jī)械特性也有連續(xù)和斷續(xù)兩段，連續(xù)段特性比較硬，基本上還是直線；斷續(xù)段特性則很軟，而且呈現(xiàn)出顯著的非線性。（3）晶閘管的控制原理決定了只能滯后觸發(fā)，因此，晶閘管可控制整流器對(duì)交流電源來說相當(dāng)于一個(gè)感性負(fù)載，吸取滯后的無功電流，因此功率因素低，特別是在深調(diào)速狀態(tài)，即系統(tǒng)在較低速運(yùn)行時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角很小，使得系統(tǒng)的功率因素很低，并產(chǎn)生較大的高次諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備。目前，采用晶閘管整流供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（即晶閘管－電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱VM系統(tǒng)，又稱靜止WardLeona