【正文】 在里面稱作內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外 面稱作外環(huán)，這樣就形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。介于二者之間的臨界狀態(tài)是， VD6 和 VD1 同時(shí)導(dǎo)通的階段與 VD1 和 VD2 同時(shí)導(dǎo)通恰好銜接起來。 在 wt=0 時(shí)，二極管 VD6和 VD1開始同時(shí)導(dǎo)通，直流側(cè)電壓等于 Uab；下一次同時(shí)導(dǎo)通的一對(duì)管子是 VD1 和 VD2，直流側(cè)電壓等于 Uac。該間隔時(shí)間稱為死區(qū)時(shí)間）之后， 再使 V V3 同時(shí)導(dǎo)通 T2 秒后同時(shí)關(guān)斷，如此反復(fù)，則電動(dòng)機(jī)電樞端電壓波形如圖 32b所示 a) b) 圖 10 橋式 PWM 降壓斬波器原理圖及輸出電壓波形圖 15 電容濾波三相橋式不可控整流電路 基本原理 該電路中，當(dāng)某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出直流電壓等于交流測(cè)電壓中最大的一個(gè)，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。 圖 8 UAA4002 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理簡(jiǎn)圖 用于實(shí)現(xiàn) 8A/400V 開關(guān)電源原理接線圖 如圖 9 所示 14 圖 9 UAA4002 應(yīng)用接線圖 橋式 PWM 降壓斬波電路 在圖 10 所示 中，晶體管 V V4 是同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷的， V V3 也是同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷的，但 V與 V V3與 V4 都不允許同時(shí)導(dǎo)通，否則電源 Ud 直通短路。此外，在電力晶體管導(dǎo)通過程中，若發(fā)生任一非正常情況， UAA4002 能存儲(chǔ)并保存任何故障信息直到結(jié)束導(dǎo)通為止，這樣就 免了任何可導(dǎo)致晶體管重新開通的可能。在晶體管導(dǎo)通過程中， 13 該處理器 監(jiān)控晶體管的集射結(jié)飽和降壓和晶體管的集電極電流，同時(shí)也監(jiān)控本集成塊工作的正負(fù)電源電壓和芯片的工作溫度。同樣，反向基極電流也可以通過增加一個(gè)或幾個(gè)外部晶體管加以放 大。 UAA4002 可為晶體管提供一個(gè)最大 的正向基極驅(qū)動(dòng)電流，且電路自身的設(shè)計(jì)保證了這一電流值可以通過增加一個(gè)或幾個(gè)外部晶體管加以放大。它是一個(gè)智能接口，其輸入與 TTL 電平及 COMOS 電平均兼容，其輸入信號(hào)與輸出信號(hào) 之間的延遲時(shí) 間可人為調(diào)節(jié)。（ 2）當(dāng)用光電耦合器來隔離輸入輸出通道時(shí)，必須對(duì)所有的信號(hào)全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯(lián)系，否則這種隔離是沒有意義的。 （ 4） 光電耦合器的回應(yīng)速度極快，其回應(yīng)延遲時(shí)間只有 10us 左右，適于 對(duì)應(yīng)速度要求很高的場(chǎng)合。 （ 3） 光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)線短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入 端的雜訊電壓會(huì)很小，只能形成很為弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極管發(fā)光，從而被抑制掉了。用不同類別的主開關(guān)其功率驅(qū)動(dòng)電路也不同 ， 本系統(tǒng)采用 GTR 功率晶體管的光電耦合驅(qū)動(dòng)電路。 （ 3） 基片“地”（ 10 腳）必須聯(lián)到最低點(diǎn)位處。這種功能可用對(duì) （ 1） +Vs 與 Vs 的差值不能小于 但也不得超過 30V。 SG1731 具有關(guān)斷控制功能。若改變 偏差放大器輸入的誤差信號(hào)，即可改變其脈寬，也即輸出脈寬與誤差信號(hào)成正比。 1 腳和 8 腳接正、負(fù)門檻電壓，為比較器 A A5 提供正、負(fù)門檻電壓，以與三角波進(jìn)行比較。由 RS 觸發(fā)器、比較器 A4 與 A 500uA 的雙向恒流源和外接電容 CT 組成三角波振蕩器。它具 有外觸發(fā)保護(hù)、死區(qū)調(diào)節(jié)和正負(fù) 100mA 電流的輸出能力；其振蕩頻率為 100350kHZ 可調(diào)，適用于單極性 PWM控制。該芯片內(nèi)有三角波發(fā)生器、偏差信號(hào)放大器、比較器和橋式功放等電路。該控制電路包括 脈寬調(diào)制電路，基極驅(qū)動(dòng)電路，變換電路，三相橋式不可控整流電路 等脈寬調(diào)速系統(tǒng)所 需 的電路。 雙極式 PWM 變換器的優(yōu)點(diǎn)： 電流一定連續(xù)； 可使電機(jī)在四象限中運(yùn)行； 電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)； 低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通； 低速平穩(wěn)性好，低速范圍可達(dá) 20xx0 左右。 7 圖 3 雙極式 H 型 PWM 變換電路 圖 4 雙極式 PWM 變換電路的電壓、電流波形 （ a） ,(b) 三極管 基極電壓波形 (c) 電樞電壓波形 （ d）電樞電流波形 (e) 重負(fù)載時(shí) ai 波形 (f) E SU 時(shí) ai 波形 設(shè)矩形波的周期為 T，正向脈沖寬度為 1t ，并設(shè) λ =1t /T 為占空比。欲使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，則使控制電壓 kU 為負(fù)即可。同一組中的兩只 GTR 同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)斷，且兩組晶體管之間可以是交替的導(dǎo)通和關(guān)斷。如 圖 3 所示。 由式（ 11）可見，改變開關(guān)接通時(shí)間 ton 和開關(guān)周期 T 的比例也即改變脈沖的占空比，電動(dòng)機(jī)兩端電壓的平均值也隨之改變，因而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得到了控制。 圖 2 PWM 控制示意圖 電壓平均值 Uas 可用下式表示： Uas= ton因此，這種裝置又稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。開關(guān)電路采用三相橋式接線方式。 3600 范圍內(nèi)，兩兩相差 1200 安裝，共安裝三個(gè)。在應(yīng)用實(shí)例中，磁極旋轉(zhuǎn)，電樞靜止，電樞繞組里的電流換向借助于位置傳感器和電子開關(guān)電路來實(shí)現(xiàn)。 圖 1 直流電動(dòng)機(jī) PWM 系統(tǒng)原理圖 直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)制的工作原理 直流無刷電機(jī)由電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子開關(guān)線路三部分組成。核心部分是脈沖功率放大器和脈寬調(diào)制器。圖 1 是直流 PWM 系統(tǒng)原理框圖。主電路部分采用了以 GTR 為可控開關(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)。為了獲得良好的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)，調(diào)節(jié)器均采用 PI 調(diào)節(jié)器并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了校正。在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(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(jí)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。 2 系統(tǒng)概述 調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成 本系統(tǒng)主要有信號(hào)發(fā)生電路、 PWM 速度控制電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。為了獲得良好的 動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)，調(diào)節(jié)器采用 PI調(diào)節(jié)器并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了校正。 SG1731 是電壓型控制芯片 ,利用電壓反饋的方法控制 PWM 信號(hào)的占空比 ,整個(gè)電路成為雙極點(diǎn)系統(tǒng)的控制問題 ,簡(jiǎn)化了補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。核心部分是脈沖功率放大器和脈寬調(diào)制器。這是一個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)，有電流環(huán)和速度環(huán)。 4 直流電機(jī) PWM 調(diào)速基本原理 PWM 方式是在大功率開關(guān)晶體管的基極上，加上脈沖寬度可調(diào)的方波電壓，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間 t，改變占空比，達(dá)到控制目的。為達(dá)到更好的機(jī)械特性要求，一般直流電動(dòng)機(jī)都是在閉環(huán)控制下運(yùn)行。 由于由以上優(yōu)點(diǎn)直流 PWM 系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛，特別在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能中。 5） 功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通道損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適中時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率高。 3） 低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá) 1:20xx0左右。與 VM 系統(tǒng)相比在很多方面有較大的優(yōu)越性： 1） 主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少。 PWM 調(diào)速方案的優(yōu)越性 自從全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方 式，形成了脈寬調(diào)制變換器 — 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)， PWM 的 H 型屬于調(diào)壓調(diào)速， PWM 的 H橋能實(shí)現(xiàn)大功率調(diào)速；國內(nèi)的超大功率調(diào)速還要依靠可控硅實(shí)現(xiàn)可控 整流來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。模擬控制電路有以下缺陷 :模擬電路容易隨時(shí)間漂移，會(huì)產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及對(duì)噪聲敏感等。利用數(shù)字輸出對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種有效技術(shù)，尤其是在對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方面，可大大節(jié)省能量。其基本原理是用改變電機(jī)電樞 (定子 )電壓的接通和斷開的時(shí)間比 (占空比 )來控制馬達(dá)的速度，在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，其速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，其速度減低。但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法效率低。所以常用的控制方法是改變電樞端電 3 壓調(diào)速 的電樞電壓控制法。勵(lì)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 。 關(guān)鍵詞 ：脈沖寬度調(diào)制 ,開關(guān) ,直流調(diào)速系統(tǒng) ,雙閉環(huán)控制 ，基極驅(qū)動(dòng)，不可控整流 1 系統(tǒng)內(nèi)容簡(jiǎn)介 直流電機(jī)由于具有速度控制容易，啟、制動(dòng)性能良好，且在寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速等特點(diǎn)而在冶金、機(jī)械制造、輕工等工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用。為使整個(gè)系統(tǒng)能正常安全地運(yùn)行 , 過流、過載、過壓、欠壓保護(hù)電路 , 另外還有過 壓吸收電路。最近幾年來，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，使調(diào)速裝置向集成化、小型化和智能化方向發(fā)展。本文利用 SG1731集成 PWM 控制