【正文】 它只是在超過臨界電流 dcrI 值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。 15 15 15 H 型雙極式可逆 PWM 變換器的優(yōu)點如下： （ 1） 電流一定連續(xù)； （ 2） 可使電動機(jī)在四象限運行； （ 3） 電動機(jī)停止時有微振電流， 從而可以 消除靜摩擦死區(qū)； （ 4） 低速時，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍 然比 較寬， 可以充分 保證器件的可靠導(dǎo)通； （ 5） 低速時，平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá) 1： 20210 左右。 13 13 13 圖 21 H型雙極性可逆 PWM 變換器 （ 1）正向運行： ???K eIRUn 14 14 14 第 1 階段 ， 在 0 ≤ t ≤ ton 期間， Ug Ug4為正， VT VT4 導(dǎo)通 ， Ug2 、 Ug3為負(fù)， VT VT3 截止，電流 id 沿回路 1 流通，電動機(jī) M 兩端電壓 UAB = +Us； 第 2 階段，在 ton ≤ t ≤ T 期間， Ug Ug4為負(fù)， VT VT4 截止， VD VD3續(xù)流，并鉗位使 VT2 、 VT3 保持截止，電流 id 沿回路 2 流通，電動機(jī) M 兩端電壓 UAB = –Us ； （ 2）反向運行： 第 1 階段，在 0 ≤ t ≤ ton 期間， Ug Ug3為負(fù)， VT VT3 截止， VD VD4 續(xù)流，并鉗位使 VT VT4 截止，電流 –id 沿回路 4 流通，電動機(jī) M兩端電壓 UAB = +Us ； 第 2 階段，在 ton ≤ t ≤ T 期間， Ug Ug3 為正 ， VT VT3 導(dǎo)通， Ug Ug4為負(fù)，使 VT VT4 保持截止，電流 – id 沿回路 3 流通，電動機(jī) M 兩端電壓 UAB = – Us ； 當(dāng)直流電動機(jī)正轉(zhuǎn)工作時，在每一個 PWM 周期的正脈沖區(qū)間， VT VT4 導(dǎo)通， VT VT3 截止。 4 個 IGBT 管分成兩組， VT1， VT4 為一組； VT2， VT3 為另一組。 圖 21 是 H 型雙極性可逆 PWM 變換器原理圖。單極性驅(qū)動是指在一個 PWM 周期里，作用在電樞兩端的脈沖電壓是單一極性的；雙極性驅(qū)動是指在一個 PWM 周期里，作用在電樞兩端的脈沖電壓是正負(fù)交替的 [7]。不可逆系統(tǒng)是指電動機(jī)只能單向旋轉(zhuǎn)；可逆系統(tǒng)是指電動機(jī)可以正反兩個方向旋轉(zhuǎn)。 12 12 12 PWM變換器 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主要電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡稱 PWM 變換器。 （ 6）直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。 （ 4）低速性能好，調(diào)速范圍寬，穩(wěn)速精度高。 （ 2）開關(guān)頻率比較高，電機(jī)損耗及發(fā)熱都比較少，電流很容易連續(xù)，并且諧波少。 直流脈寬 調(diào)速系統(tǒng)的介 紹 ??? K e IRUn??? K e IRUn??? K e IRUn ???KeIRUn???KeIRUn???KeIRUn 11 11 11 直流脈寬 調(diào)速系統(tǒng) 的優(yōu)點 自從全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用全控型的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈寬調(diào)制的控制方式，形成了脈寬調(diào)制變換器 直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)。對于同一個調(diào)速系統(tǒng)， Nn? 值一定，由上式可見，如果對靜差率要求越嚴(yán)，即要求 S值越小時，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。因此，調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 在不同轉(zhuǎn)速下的機(jī)械特性是互相平行的 。它和機(jī)械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度就越高 [4]。 調(diào)速范圍 生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母 D表示，即 其中 maxn 和 mixn 一般都指電機(jī)額定負(fù)載時的 最高和最低 轉(zhuǎn)速，對于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，也可用實際負(fù)載時的 最高和最低 轉(zhuǎn)速。 8 8 8 為了進(jìn)行定量的分析，可以針對前兩項要求定義兩個調(diào)速指標(biāo)，稱為 ―調(diào)速范圍 ‖和 ―靜差率 ‖。 （ 2） 穩(wěn)速：以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量 。 調(diào)速性能指標(biāo)及要求 任何一臺需要控制轉(zhuǎn)速的設(shè)備，其生產(chǎn)工藝對調(diào)速性能都有一定的要求。弱磁調(diào)速范圍不大，往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使用， 在 額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍升速。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，這種方法最好。 (3) 改變電樞電壓調(diào)速 調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U。 (2) 改變電動機(jī)主磁通 ? 調(diào)速 該方法的優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)平滑調(diào)速；缺點是調(diào)速范圍小而且通常是配合調(diào)壓調(diào)速在基速以上作小范圍的升速。因此，該方法適于小功率直流電機(jī)、開環(huán)控制且僅能有級調(diào)速。因此，調(diào)速系統(tǒng)是最基本的電力拖動控制系統(tǒng)。 從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來看，電力拖動自動控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)、多電機(jī)同步控制系統(tǒng)等多種類型。所以由晶閘管—直流電動機(jī)（ V—M）組成的直流調(diào) 速系統(tǒng)是目前應(yīng)用較普遍的一種電力傳動自動化控制系統(tǒng)。并通過 MATLAB 進(jìn)行系統(tǒng)的 建模和 仿真，分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的特性。該系統(tǒng)中設(shè)置了電流調(diào)節(jié)器以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，構(gòu)成了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)，前者通過電流元件的反饋作用穩(wěn)定電流，后者通過轉(zhuǎn)速檢測元件的反饋作用保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差，從而使系統(tǒng)達(dá)到調(diào)節(jié) 電流和轉(zhuǎn)速的目的。因此我國直流電機(jī)調(diào)速也正向著脈寬調(diào)制（ pulse width modulation,簡稱 PWM）方向發(fā)展。我國關(guān)于數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的研究主要有 ： 綜合性最優(yōu)控制， 4 4 4 補(bǔ)償 PID 控制， PID 算法優(yōu)化，也有的只應(yīng)用模糊控 制技術(shù)。 我國從 20 世紀(jì) 60 年代初試制成功第一只硅晶閘管以來，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。而在我們國內(nèi)，雙閉環(huán)控制也已經(jīng)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展時期，已經(jīng)基本發(fā)展成熟，目前的趨勢仍是追趕 著發(fā)達(dá)國家的腳步，向著數(shù)字化發(fā)展。目前，發(fā)達(dá)國家應(yīng)用的先進(jìn)電氣調(diào)速系統(tǒng)幾乎完全實現(xiàn)了數(shù)字化，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)普遍的應(yīng)用到了各類儀器儀表，機(jī)械重工業(yè)以及輕工業(yè)的生產(chǎn)過程中。我國自主的全數(shù)字化直流調(diào)速裝置還沒有全面商用，產(chǎn)品的功能上沒有國外產(chǎn)品的功能強(qiáng)大。 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)在上世紀(jì)七十年代在國外一些發(fā)達(dá)國家興起，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)成熟，在二十一世紀(jì)已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化與智能化。在對其各種性能加深了解的同時，能 夠發(fā)現(xiàn)其缺陷之處，通過對該系統(tǒng)不足之處的完善，可提高該系統(tǒng)的性能，使其能夠適用于各種工作場合，提高其使用效率。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律 、 性能特點和設(shè)計方法是各種交、直流電力拖動自動控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好 ， 應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng) 。直流電動機(jī)具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在 各種 需要 2 2 2 高性能可控電力拖動領(lǐng)域應(yīng)用歷史悠久。 直流調(diào)速是指人為地或自動地改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,以滿足工作機(jī)械的要求。如今，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多行業(yè)的規(guī)模越來越大，直流電機(jī)仍然有著不可替代的作用，如鐵路直流機(jī)車直流牽引電機(jī)、地鐵機(jī)車直流牽引電機(jī)、機(jī)車直流輔助電機(jī)、礦用機(jī)車直 流牽引電機(jī)、船用直流電機(jī)、軋鋼電機(jī)等等 。研究直流電機(jī)的控制和測量方法，對提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。 Double Close Loop。 關(guān)鍵詞 ： 直流 電機(jī) 調(diào)速 ； PWM； 雙閉環(huán) ； MATLAB III III III III IV IV IV Abstract In the electric drive system, The DC Driving System which adjusts voltage is the widest used in the speed control methods. Besides to use the thyristor rectifier to adjust DC voltage, also it could use the other power electronic ponents’ controlled performance. Using pulse width modulation technology. Directly to modulate the constant DC voltage into variablepolarity,size adjustable DC voltage. to achieve the smooth regulation of the dc motor voltage. Constituting a DC motor PWM speed control system. With the rapid development of the electronic devices, The transistortype pulsewidthmodulated switching amplifier which posed of GTO, GTR, PMOSFET, IGBT, such as these Highpower fullcontrolled devices, had been gradually developed,and became widly used. According to dynamic and static performance the method uses engineering design to set parameters of controllers based on principle of Double Close Loop PWM speed system. V V V Governor the pros and cons of the program directly related to the quality of the system governor, according to the motor model and parameters to choose the best program to ensure that the system to normal, stable operation. The approach using electrical principle and toolbox of simulink and power system in MATLAB has pleted the modeling and simulation of system. The model of simulation and parameters controllers and PWM generator is introduced emphatically, As well as mutual inductance parameter in DC motors. The results of simulationale obtained and the results