【正文】 還有許多在論文完成過程中給予我?guī)椭娜耍诖瞬灰灰涣信e了，一并表示最衷心的感謝。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?？v觀整個設(shè)計，經(jīng)典部分是已學(xué)過的知識，通過畢業(yè)設(shè)計深入理解了工程設(shè)計方法，擴展了知識面，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。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)電機輸出首先空載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動機轉(zhuǎn)速接近1200rpm，然后在發(fā)電機的電樞繞組接入負(fù)載電阻Rg，逐漸增大電動機負(fù)載（即減小負(fù)載的電阻值），直至電動機的電樞電流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 ，是在DJDK－1型電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置上進行的。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。 脈寬發(fā)生單元的整定把電機、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，使電機處于停止?fàn)顟B(tài)（若要達到更好的閉環(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2和4的波形，此時的2（4）的占空比接近相同（占空比為50%左右）。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個輸入中的其中任一個輸入接給定，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。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)。當(dāng)被驅(qū)動電路為雙極式工作制時，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。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。圖39 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖第4章 系統(tǒng)實驗驗證 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。 3). 速度環(huán)基本上是恒值系統(tǒng)。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)。為了讓調(diào)節(jié)器零點對消掉控制對象的大時間常數(shù)極點，選擇=TL, 則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以化簡為圖36：圖36 電流環(huán)簡化成典Ⅰ系統(tǒng)參數(shù)計算：按所用運算放大器取=20K，電樞回路總電阻R=20ACR積分時間常數(shù)， 電流環(huán)開環(huán)增益：要求時應(yīng)取因此 于是，ACR的比例系數(shù)為 計算控制器的電阻電容值 ,取50K 如圖37所示，為電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖。一般情況下,當(dāng)控制對象的兩個時間常數(shù)之比TL/T∑I ≥10時,典Ⅰ系統(tǒng)的抗擾恢復(fù)時間還是可以接受的。最后，Ts和Toi一般比Tl小的多，可以當(dāng)作小慣性環(huán)節(jié)處理，看作一個慣性環(huán)節(jié)，取T∑i=Ts+Toi。實際系統(tǒng)中的電磁時間常數(shù)TL一般遠小于機電時間常數(shù)Tm，因而電流的調(diào)節(jié)過程往往比轉(zhuǎn)速的變化過程快得多，也就是說，比反電動勢E的變化快得多。③當(dāng)電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起到快速的安全保護作用。②對負(fù)載擾動起抗擾作用。這些關(guān)系反映了PI調(diào)節(jié)器不同于P調(diào)節(jié)器的特點：比例調(diào)節(jié)器的輸出量總是正比于輸入量，而PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)輸出量與輸入量無關(guān)，而是由其后面環(huán)節(jié)的需要所決定，后面需要PI調(diào)節(jié)提供多大的輸出量，它就能提供多少，但這要在調(diào)節(jié)器不飽和的情況下。當(dāng)負(fù)載電流達到之后，ASR飽和，ACR起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護。穩(wěn)態(tài)時 這表明， 段靜特性從理想空載狀態(tài)（）一直延續(xù)到電流最大值，而一般都大于電動機的額定電流。在正常負(fù)載情況下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和，電流調(diào)節(jié)器也不飽和，穩(wěn)態(tài)時，依靠調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用，它們的輸入偏差電壓都是零。（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和： 飽和時輸出達到限幅值；不飽和時輸出未達到限幅值，這樣的穩(wěn)態(tài)特征是分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵。通常，轉(zhuǎn)速電流兩個調(diào)節(jié)器的輸出值是帶限幅的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出限幅電壓為，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)器的輸出限幅電壓是，它限制了PWM裝置輸出電壓的最大值。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出作為電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入，用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶管整流的觸發(fā)器。如果輸入電壓過低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時，軟啟動電容將開始放電。當(dāng)Shutdown（引腳10）上的信號為高電平時，PWM瑣存器將立即動作，禁止SG3525的輸出，同時，軟啟動電容將開始放電。由于實際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。 SG3525的軟啟動接入端（引腳8）上通常接一個5 的軟啟動電容。 SG3525的工作原理 ，微調(diào)至 %，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。另一路送到基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器的輸入端，%V的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。在實驗電路中，由于接入誤差放大器反向輸入端的反饋電壓也是相對與12腳而言，所以主回路和控制回路的接地端應(yīng)相連。由于存在開閉滯后，使輸出和吸收之間出現(xiàn)重迭導(dǎo)通。補償端工作電壓范圍為1. 5V到5. 2V.10腳:SHUTDOWN(關(guān)斷端):10端為PWM鎖存器的一個輸入端，一般在10端接入過流檢測信號。其取值范圍為0歐到500歐。Rr的阻值決定了內(nèi)部恒流值對Cr充電。輸出鋸齒波電壓范圍為0. 6V到3. 5V.5腳:Cr(震蕩電容端):震蕩電容一端接至5腳，另一端直接接至地端。作為多個芯片同步工作時使用。3腳:SYNC(同步端):為外同步用。該誤差放大器共模輸入電壓范圍是1. 5V5. 2V。輸出級采用推挽輸出，雙通道輸出，占空比050%,灌拉電流峰值可達500mA。其控制電路如圖31所示.圖31 PWM控制電路 SG3525芯片的主要特點SG3525為美國Silicon General公司生產(chǎn)的專用PWM控制集成電路，如圖32所示。 泵升電路參數(shù) 如圖26所示，泵升電路由一個電容量大的電解電容、一個電阻和一個VT組成。設(shè)計中選的IGBT管的型號是IRGPC50U,它的參數(shù)如下：管子類型：NMOS場效應(yīng)管極限電壓Vm：600V極限電流Im：27 A耗散功率P：200 W 額定電壓U：220V額定電流I：圖27 IGBT信號及波形圖 緩沖電路參數(shù)如圖23(b)所示，H橋電路中采用了緩沖電路，由電阻和電容組成。 參數(shù)設(shè)計 IGBT管的參數(shù)IGBT（Insulated Gate Bipolor Transistor）叫做絕緣柵極雙極晶體管。可以采用由分流電阻R和開關(guān)元件（電力電子器件）VT組成的泵升電壓限制電路，如圖26所示。主電路如圖25所示。 但雙極式H型可逆PWM變換器也有缺點，在工作過程中，四個電力電子器件都處于開關(guān)狀態(tài)，容易發(fā)生上、下兩只電力電子器件直通的事故，降低了設(shè)備的可靠性。這種驅(qū)動信號的變化顯然會使不同階段各電力電子器件的開關(guān)情況和電流流通的回路與雙極式變換器相比有不同。在時，電動機雖然不動，但電樞兩端的瞬時電壓和流過電樞的瞬時電流都不為零，而是交變的。如果正、負(fù)脈沖寬度相等，平均電壓為零，電動機停止運轉(zhuǎn)。這樣看來，雙極式可逆PWM變換器與具有制動作用的不可逆PWM變換器的電流波形差不多，主要區(qū)別在于電壓波形；前者，無論負(fù)載是輕還是重，加在電動機電樞兩端的電壓都在和之間變換；后者的電壓只在和0之間變換。于是在時，VT2和VT3的ce極兩端失去反壓，并在負(fù)的電源電壓（）和電動機反電動勢E的共同作用下導(dǎo)通，電樞電流反向，沿回路3流通，電動機處于反接制動狀態(tài)。這時，加在電樞AB兩端，電樞電流沿回路１流通（見圖24（b）），電動機處于電動狀態(tài)。同一組中兩個電力晶體管的基極驅(qū)動電壓波形相同，即，VT1和VT4同時導(dǎo)通和關(guān)斷；，VT2和VT3同時導(dǎo)通和關(guān)斷。H型電路是實際上廣泛應(yīng)用的可逆PWM變換器電路，它由四個可控電力電子器件（以下以電力晶體管為例）和四個續(xù)流二極管組成的橋式電路，這種電路只需要單極性電源，所需電力電子器件的耐壓相對較低，但是構(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)的電動機電樞兩端浮地。由