【正文】 但由于理論水平有限，仍有許多不足之處有待解決。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。測定直流電動機(jī)的各項(xiàng)電氣參數(shù)和時間常數(shù)，并應(yīng)用經(jīng)典控制理論的工程設(shè)計方法設(shè)計轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。min/r = 電樞回路總電阻R=20 = —轉(zhuǎn)速控制器的積分時間常數(shù) 一般選h=5 根據(jù)公式 經(jīng)計算得出= ； 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。參數(shù)計算：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)：=2). ST飽和時，速度環(huán)退飽和超調(diào)量不大。 τn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。把給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改為U*n(s)/α；再把時間常數(shù)為Ton和2T∑i的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(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37 電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖 速度調(diào)節(jié)器設(shè)計在設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時，可把已設(shè)計好的電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)。所以 按典Ⅰ系統(tǒng)設(shè)計,選PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： 式中 Ki—電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)—電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。因此,一般多按典Ⅰ系統(tǒng)來設(shè)計電流環(huán)[6]。可電流環(huán)還有另一個對電網(wǎng)電壓波動及時調(diào)節(jié)的作用,為了提高其抗擾性能,又希望把電流環(huán)校正成典Ⅱ系統(tǒng)。 首先應(yīng)決定要把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng),電流環(huán)的一項(xiàng)重要作用就是保持電樞電流在動態(tài)過程中不超過允許值,因而在突加控制作用時不希望有超調(diào),或者超調(diào)量越小越好。再把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內(nèi)。反電動勢對電流環(huán)來說只是一個變化緩慢的擾動作用，在電流調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程中可以近似的認(rèn)為E不變，即△E=0。它代表轉(zhuǎn)速環(huán)輸出量對電流環(huán)的影響。④在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。②起動時保證獲得恒定的最大允許電流。③其輸出限幅值決定允許的最大電流，在起動時給出最大電流給定信號。綜上所述，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用可以歸納如下：（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用:①使電動機(jī)轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，保證穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速無靜差。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)后，由于增加了電流內(nèi)環(huán)，而電網(wǎng)電壓擾動被包圍在電流環(huán)里，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，可以通過電流反饋得到及時調(diào)節(jié)，不必等到它影響到轉(zhuǎn)速后，再由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器作出反應(yīng)。 上述關(guān)系表明，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)決定的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓即電流環(huán)給定電壓是由負(fù)載電流和電流反饋系數(shù)決定的，而控制電壓即電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓則同時取決于轉(zhuǎn)速n和電流，或者說同時取決于和。這就是采用了兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果，這樣的靜特性顯然比帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性要強(qiáng)得多。由以上分析可知，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時ASR起主要調(diào)節(jié)作用。是所對應(yīng)的電樞電流最大值，由設(shè)計者根據(jù)電動機(jī)的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度選定。 因而此時只剩下電流環(huán)起作用，雙閉環(huán)調(diào)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速無靜差系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單閉環(huán)恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這是系統(tǒng)靜特性的正常運(yùn)行段。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和， ，所以。因此系統(tǒng)具有絕對硬的靜特性（無靜差），即 當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽各時，PI調(diào)節(jié)器的積分（I）作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是等于零。飽和時輸出達(dá)到限幅值；不飽和時輸出未達(dá)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。 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。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。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器通常都采用PI調(diào)節(jié)器。 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。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)設(shè)計 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。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。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耦合而影響SG3525的正常工作。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。反之亦然。由于實(shí)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。此時，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。 SG3525的軟啟動接入端（引腳8）上通常接一個5 的軟啟動電容。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個電阻就可以實(shí)現(xiàn)對死區(qū)時間的調(diào)節(jié)功能。 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。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%。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。可以和15腳共用一個電源，也可用更高電壓的電源。在實(shí)驗(yàn)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?？梢栽赩處接一個約0. luf的電容濾去電壓尖峰。由于存在開閉滯后，使輸出和吸收之間出現(xiàn)重迭導(dǎo)通。電路正常工作時，該端呈高電平，其電位高于鋸齒波的峰值電位(3. 30。補(bǔ)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。8腳:SOFTSTATR(軟啟動):比較器的反相端即軟啟動器控制端8,端8可外接軟啟動電容，該電容由內(nèi)部Vf的50uA恒流源充電。其取值范圍為0歐到500歐。7腳:DISCHATGE RD(放電端):Cr的放電由5. 7兩端的死區(qū)電阻決定。Rr的阻值決定了內(nèi)部恒流值對Cr充電。正常工作時，. 5V變化的鋸齒波。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。如不需多個芯片同步工作時，3腳和4腳懸空。作為多個芯片同步工作時使用。也可以使單個芯片以外部時鐘頻率工作。3腳:SYNC(同步端):為外同步用。負(fù)反饋控制時，將電源輸出電壓分壓后與基準(zhǔn)電壓相比較。該誤差放大器共模輸入電壓范圍是1. 5V5. 2V。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)動級，軟啟動及關(guān)斷電路等組成，可正常工作的溫度范圍是0700C。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(dá)500mA。調(diào)節(jié)Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個幅度相等、頻率相等、相位相互錯開180度、占空比可調(diào)的矩形波（即PWM信號）。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(diǎn)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。第3章 直流PWM調(diào)速系統(tǒng)控制電路設(shè)計 PWM信號發(fā)生器PWM信號發(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)生的電壓信號送給H橋中的四個IGBT。 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。逆變器中IGBT開通時出現(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。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。其開關(guān)速度可達(dá)1mS，額定電流密度100A/cm2，電壓驅(qū)動