【正文】 工作順利，祝各位同學(xué)順利完成學(xué)業(yè)，再創(chuàng)輝煌。通過論文的撰寫，是我能夠系統(tǒng)的，全面的學(xué)習(xí)與自動化專業(yè)相關(guān)的專業(yè)知識與設(shè)計(jì)原理，讓我全方位的運(yùn)用學(xué)習(xí)，復(fù)習(xí)鞏固專業(yè)知識，從而將我們所學(xué)的充分發(fā)揮應(yīng)用在論文上，逐一的體現(xiàn)了實(shí)際與理 論的結(jié)合，完成所期望的效果。電力拖動自動控制系統(tǒng)（第 3版）。 經(jīng)過接近五周的努力，終于圓滿的完成了本課程設(shè)計(jì)。 電流環(huán)開環(huán)增益：要求 5%i?? 時(shí)，應(yīng)取 ? ? ，因此 10 .5 0 .5 1 3 5 .10 .0 0 3 7I iKsTs ??? ? ? ACR 的比例系數(shù)為 1 3 5 . 1 0 . 0 4 1 . 5 1 . 4 12 5 0 . 2 3Iii sKRK K ?? ??? ? ?? （ 2） 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 按所用運(yùn)算放大器取 0 40Rk??，各電阻和電容值為 0 1. 41 40 56 .4iiR K R k k? ? ? ? ? ?，取 56k? 30 .0 4 0 .7 1 45 6 1 0ii iC F u FR?? ? ??， 取 304 4 0 . 0 0 2 0 . 24 0 1 0oioi TC F u FR ?? ? ??，取 21 按照上述參數(shù) , % 5%i? ??， 4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器如圖 15 所示 ： 圖 15 PI 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 其中 *nU 為轉(zhuǎn)速給定電壓， n?? 為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓， *iU ：調(diào)節(jié)器的 輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。s 輸出上升時(shí)間，對應(yīng)步進(jìn)輸入電流 ? 輸出電壓與交流或直流電流成比例 ? 出廠時(shí)精確度校準(zhǔn) ? 極穩(wěn)定的輸出偏置電壓 2使用 ACS758 芯片完成對于直流電動機(jī)的電流反饋環(huán)節(jié)，使其形成直流電動機(jī)的電流反饋，使其能達(dá)到更好的控制速度的精度。Ω，具有較低的功率損耗 。精確的、成比例輸出電壓由穩(wěn)定斬波型低偏置 BiCMOS 霍爾 IC 提供，該 IC 出廠時(shí)已進(jìn)行精確度編程。典型應(yīng)用包括電動機(jī)控制、載荷檢測和管理、電源和直流至直流轉(zhuǎn)換器控制、逆變器控制和過電流故障檢測。速度調(diào)節(jié)器的輸出 Ui*作為電流調(diào)節(jié)器 ACR 的給定信號，與電流反饋信號 Ui 比較后，偏差為 △ Un= Ui*Ui，送到電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸入端，電流調(diào)節(jié)器的輸出 Uct 送到觸發(fā)器，以控制可控整流器，整流器為電動機(jī)提供直流電壓 Ud.。 圖 11 PI 調(diào)節(jié)器電路 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速跟隨其給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，對負(fù)載變化起抗擾作用，其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。 為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用 PI 調(diào)節(jié)器。 電路圖 16 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)電路 電路原理 在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，電流調(diào)節(jié)器的輸出控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，有電容向負(fù)載放電， Ud 按規(guī)律下降。 5） UAA4002 的有些功能室可刪除的，用戶可根據(jù)實(shí)際情況需要取舍 UAA4002 的工作原理簡介及應(yīng)用接線圖 如圖 8所示 在 UAA4002的內(nèi)部集成有自身工作電源電壓 UCC檢測及 U檢測的兩個(gè)單元、一個(gè)輸入接口邏輯、一個(gè)邏輯處理器、一個(gè)輸出脈沖最大導(dǎo)通時(shí)間 ton(max)和一個(gè)輸出脈沖最小導(dǎo)通時(shí)間 ton(min)設(shè)置單元、兩個(gè)用來進(jìn)行過電流或欠飽和飽和保護(hù)的比較器、一個(gè)正向輸出脈沖放大 與一個(gè)負(fù)向輸出脈沖放大網(wǎng)絡(luò)。 4） 應(yīng)用封裝于它內(nèi)部的高速邏輯處理器來保護(hù)晶體管。 2） 能把接收到的、以邏輯信號輸入的電力晶體管的導(dǎo)通信息轉(zhuǎn)變?yōu)榧拥诫娏w管上的基極電流，來保證晶體管運(yùn)行于臨界飽和的最佳狀態(tài)從而顯著減少了晶體管關(guān)斷過程中的存儲時(shí)間。（注意事項(xiàng)：（ 1）在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立電源，若兩端公用一個(gè)電源則光電耦合器的隔離作用將失去意義。 （ 2） 光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有公地，之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的產(chǎn)生。 （ 4） SG1731 輸出 PWM 波形圖 如圖 7所示 圖 7 SG1731輸出 PWM波形圖 主開關(guān)驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用的功率驅(qū)動電路取決于主開關(guān)管 V 的器件類別。當(dāng)管腳 15 端接入低電平（與 TTL 點(diǎn)評兼容 為方便微機(jī)控制）時(shí)，次低電平使輸出級中的晶體管迅速截止，是系統(tǒng)停止工作。 A3 為偏差信號放大器，其正，負(fù)相輸入端（ 3腳和 4腳）用于將給定信號與反饋信號進(jìn)行比較，得到控制系統(tǒng)的誤差信號，加、減電路 對三角波電壓和偏差信號放大器輸出電壓進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)三角波電平的垂直平行移動，垂直平行后的三角波電平與正（或負(fù)）門檻電壓電平 +VT(或 VT)進(jìn)行比較，這樣芯片功放級輸出的便是 PWM 電壓。 10 該集成電路需要 2 組電源：一組正負(fù) Vs（接 16 和 9 腳），用于芯片的控制電路；另一組正負(fù) V0(接 14腳和 11腳 )，用于橋式功放驅(qū)動電路，此功放級電路可輸出正負(fù) 100mA 的電流，功放輸出為 12 腳和 13 腳。 圖 5 PWM 驅(qū)動裝置控制電路 SG1731 集成 PWM 控制器的脈寬調(diào)制 SG1731PWM 集成電路的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖 6所示。則電樞電壓 U 的平 8 均值 avU =（ 2λ 1） SU =（ 21t /T1） SU ，并定義雙極性雙極式脈寬放大器的負(fù)載電壓系數(shù)為 ρ = avU / SU =21t /T1 即 avU =ρ SU 可見， ρ 可在 1到 +1之間變化。欲使電動機(jī) M 向正方向轉(zhuǎn)動，則要求控制電壓 kU 為正，各三極管基極電壓波形如圖 4 所示。 主回路 在系統(tǒng)主電路部分，采用的是以大功率 GTR 為開關(guān)元件、 H 橋電路為功率放大電路所構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)。 PWM 控制的示意圖如圖 2所示，可控開關(guān) S以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開，當(dāng)S接通時(shí)，供電電源 US 通過開關(guān) S 施加到電動機(jī)兩端，電源向電機(jī)提供能量，電動機(jī)儲能； 6 當(dāng)開關(guān) S 斷開時(shí)，中斷了供電電源 US向電動機(jī)電流繼續(xù)流通。為了提高電機(jī)的特性，電機(jī)采用二相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)的工作方式。直流電源通過開關(guān)線路向電動機(jī)定子繞組供電，電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置由位置傳感器檢測并提供信號去觸發(fā)開關(guān)線路中的功率開關(guān)元件使之導(dǎo)通或截止，從而控制 電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。這是一個(gè) 5 雙閉環(huán)系統(tǒng)，有電流環(huán)和速度環(huán)。檢測部分中，采用了霍爾片式電流檢測裝置對電流環(huán)進(jìn)行檢測，轉(zhuǎn)速還則是采用了測速電機(jī)進(jìn)行檢測，達(dá)到了比較理想的檢測效果。 整個(gè)系統(tǒng)上采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，如圖 1所示。 ）集成控制器產(chǎn)生兩路互補(bǔ)的 PWM 脈沖波形，通過調(diào)節(jié)這兩路波形的寬度來控制 H 電路中的 GTR 通斷時(shí)間，便能夠?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)速度的控制。在此系統(tǒng)中有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級連接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為 電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為 PWM 的控制電壓。經(jīng)常采用的閉環(huán)系統(tǒng)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流截至負(fù)反饋。 6） 直流電機(jī)采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因素比相控整流器高。 2） 開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電極損耗及發(fā)熱都較小。而在用了 PWM 技術(shù)后，避免了以上的缺陷，實(shí)現(xiàn)了用數(shù)字方式來控制模擬信號，可以大幅度降低成本和功耗。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時(shí)間，即可使電機(jī)的速度達(dá)到并保持一穩(wěn)定值。調(diào)節(jié)電阻 R 即可改變端電壓，達(dá)到調(diào)速目的。直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法可分為兩類，即勵磁控制法與電樞電壓控制法。 本電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制方式，與晶閘管調(diào)速相比技術(shù)先進(jìn)可減少 對電源的污染。 PWM 控制技術(shù)以其控制簡單 ,靈活和動態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)等領(lǐng)域最廣泛應(yīng)用的控制方式。 但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法效率低 。勵磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小，但低速時(shí)受到磁飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制 。 動態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量不大于 5%；轉(zhuǎn)速超調(diào)量不大于 10%。 電動機(jī)額定數(shù)據(jù)為： 10kW、 220V、 55A、 1000r/min，電樞電阻 Ra 為 ， Ce= （二）要求 1． PWM 控制器（或單片機(jī)）為核心。 2． 運(yùn)用 PWM 控制器（單片機(jī)）為核心，構(gòu)建控制 系統(tǒng)電路 。 min/r時(shí)間常數(shù)： Tl=,Tm=。 三、 主要參考資料： ?1? 電機(jī)控制專用集成電路 譚建成主編 機(jī)械工業(yè)出版社 ?2? 電氣傳動的脈寬調(diào)制控制技術(shù) 吳守箴主編 機(jī)械工業(yè)出版社 ?3? 電力電子技術(shù) 王兆安 黃俊主編 機(jī)械工業(yè)出版社 ?4? 電力拖動自動控制系統(tǒng) 陳伯時(shí)主編 機(jī)械工業(yè)出版社 ?5? 自動控制原理與系統(tǒng) 孔凡才主編 機(jī)械工業(yè)出版社 ?6? 單片機(jī)原理與應(yīng)用 王津主編 重慶大學(xué)出版社 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書