【正文】 [9]陳齊漢等，小功率直流 電動(dòng)機(jī)調(diào)速正反轉(zhuǎn)切換的 PWM 控制系統(tǒng)，電工技術(shù)， 2021年第 1 期 [10]王果，朱大鵬，直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法仿真，電機(jī)技術(shù)， 2021年第 3 期 [11]YenShin Lai,‖Assessment of PulseWidth Modulation Techniques for Brushless DC Motor Drives”,Department of Electrical Engineering,National Taipei University of Technology [12]HOWARD ,‖PulseWidth Modulation DC Motor Control”. [13] Sun Tiecheng 。安徽工業(yè)大學(xué)， 2021 [6]彭鴻才，電機(jī)原理及拖動(dòng)。中國電力出版社， 2021 [4]陳因，電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程。 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2]洪乃剛，電力電子技術(shù)基礎(chǔ)。 總之，通過本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專業(yè)知識(shí)，還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)工作原理以及如何利用 仿真軟件進(jìn)行仿真 ，我查閱了大量相關(guān)資料，學(xué)會(huì)了許多知識(shí)，培養(yǎng)了我獨(dú)立解決問題的能力。 最后，通過計(jì)算機(jī)仿真軟件 MATLAB 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，通過對(duì)波形的分析驗(yàn)證了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系 統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。 為了使系 統(tǒng)能保證穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，且能夠快速起制動(dòng)，重點(diǎn)介紹了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)中，調(diào)速是系統(tǒng)的主要功能，通過研究直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，得出了幾種常見的改變轉(zhuǎn)速的方法，因調(diào)壓調(diào)速 可實(shí)現(xiàn)額定轉(zhuǎn)速以下大范圍平滑調(diào)速，并且在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)機(jī)械特性硬度不變。 a 轉(zhuǎn)速 n （ nU? =6） b 轉(zhuǎn)速 n （ nU? =4） 圖 419 改變 nU? 后的轉(zhuǎn)速 n 仿真波形 共 21 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 總結(jié) 本文主要利用 MATLAB 對(duì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真和調(diào)試。 采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制電路，轉(zhuǎn)速 n 從零開始到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過渡，所需時(shí)間短 ，起到了快速起動(dòng)的作用，如圖 418 所示，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)間約為 1s。 系統(tǒng)的仿真、仿 真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析 當(dāng)建 eT 及 勵(lì)磁電流 fi 的 波形 曲線。 其中 ASR、 ACR 的限幅值均設(shè)定為 [10,10]。 1） 給定 電壓 環(huán)節(jié) nU? ： 改變給定電壓即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n ， 從 sources 模塊組中選取兩個(gè)模塊“ constant”， 可先設(shè)定其一參數(shù) 為 10，另一 參數(shù) 設(shè)為 10，作為給 共 21 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 定環(huán)節(jié)， 可正負(fù)切換給定值， 使電動(dòng)機(jī)能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。 圖 410 “ Universal Bridge”對(duì)話框參數(shù)設(shè)置 圖 411 直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)設(shè)置 直流電動(dòng)機(jī)的建模和參數(shù)設(shè)置：首先從電機(jī)系統(tǒng)模塊中選取“ DC Machine”模塊，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁 環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)器 ASR、電流調(diào)節(jié)器 ACR，速度 、 電流反饋環(huán)節(jié)、 PWM 信號(hào)發(fā)生器等 。 圖 49 雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖 1． 主電路建模和參數(shù)設(shè)置： 由圖 49 可見，主電路由直流電源、 IGBT 逆變器橋、直流電動(dòng)機(jī)等部分組成。系統(tǒng)仿真就是用模型（即物理模型或數(shù)學(xué)模型）代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究，而計(jì)算機(jī)仿真使用 MATLAB 的 Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。只要轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)放大倍數(shù)足夠大，最后仍能靠 ASR 的積分作用，消除轉(zhuǎn)速偏差。 進(jìn)一步改善系統(tǒng)的調(diào)速性能， 大大提高系統(tǒng) 故稱雙閉環(huán)）。 共 21 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 45 雙極式可逆變換器的控制原理圖 圖 46 可逆雙極式變換器 工作各參數(shù)波形 調(diào)速時(shí)， ? 的可調(diào)范圍為 0~1， –1? +1。 圖 44 泵升電壓限制電路原理圖 主電路形式的選擇 脈寬調(diào) 變換器，構(gòu)成 可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)。分流電路靠開關(guān)器件 VTb在泵升電壓達(dá)到 允許數(shù)值時(shí)接通。 共 21 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇 主電路供電方案選擇 圖 42 同時(shí)對(duì)感性負(fù)載的無功功率起儲(chǔ)能緩沖作用。 3． 限流保護(hù)環(huán)節(jié)（ＦＡ） 在邏輯延時(shí)環(huán)沖信號(hào)進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)主電路的電力晶體管，每個(gè) 晶體管應(yīng)有獨(dú)立的基極驅(qū)動(dòng)電路。 圖 41 雙閉環(huán)控制的脈寬調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 1． 鋸齒 ； 3）多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的脈寬調(diào)制器； 4）數(shù)字式脈寬調(diào)制體管還未完全關(guān)斷，如果此時(shí)另一個(gè)晶體管已經(jīng)導(dǎo)通，則將造成上下兩管直通，從而使電源短路。 第四 章 PWM 直流電 動(dòng) 機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PWMM 直流調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 電力晶體管構(gòu)成的 PWM 變換器是調(diào)速系統(tǒng)的主電路，是對(duì)已有的 PWM 波形的電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，并不改變信號(hào)的 PWM 波性質(zhì)。四個(gè)大功率管分為兩組， 1V 和 4V 為一組， 2V 和 3V 為另一組。綜上所述，具有制動(dòng)回路的不可逆 PWM 變換器的電樞電流始終是連續(xù)的。 a b c d a 電路原理圖 b 電動(dòng)狀態(tài)電壓和電流波形 c 制動(dòng)狀態(tài)電壓和電流波形 d 電動(dòng)和制動(dòng)交替狀態(tài)電流波形 圖 36 制動(dòng)不可逆 PWM 變換器及其波形 有一種特殊情況，即輕載電動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)平均電流較小，以致在關(guān)斷后經(jīng)續(xù)流時(shí)，還沒有到達(dá)周期 T ，電流已經(jīng)衰減到零，此時(shí)，因而兩端電壓也降為零，便 提前導(dǎo)通了，使電流方向變動(dòng)，產(chǎn)生局部時(shí)間的制動(dòng)作用?？刂齐娐饭ぷ髟陔妱?dòng)狀態(tài)時(shí)的電壓、電能耗制動(dòng)作用。