【正文】 閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，如圖 1所示。檢測(cè)部分中，采用了霍爾片式電流檢測(cè)裝置對(duì)電流環(huán)進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)速還則是采用了測(cè)速電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，能達(dá)到比較理想的檢測(cè)效果。）集成控制器產(chǎn)生兩路互補(bǔ)的 PWM 脈沖波形，通過(guò)調(diào)節(jié)這兩路波形的寬度 來(lái)控制 H 電路中的 GTR 通斷時(shí)間，便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的控制。控制部分采用 SG1525（脈寬調(diào)制芯片 SG1525具有欠壓鎖定、故障關(guān)閉和軟起動(dòng)等功能 ,因而在中小功率電源和電機(jī)調(diào)速等方面應(yīng)用較廣泛。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(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。圖 1是直流 PWM 系統(tǒng)原理框圖。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。已完全取代了 VM系統(tǒng)。 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。 4）若是與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬 ，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)。 2）開(kāi)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。本設(shè)計(jì)采用直流極式控制 的橋式 PWM 變換器。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(lái)控制模擬信號(hào)，可以大幅度降低成本和功耗。 PWM 具有很強(qiáng)的抗噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。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。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制 方法，其中 PWM(脈寬調(diào)制 )是常用的一種調(diào)速方法。調(diào)節(jié)電阻 R 即可改變端電壓，達(dá)到調(diào)速目的。而且由于勵(lì)磁線圈電感 較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較 差。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法可分為兩類，即勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。確保了系統(tǒng)可靠運(yùn)行。 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(duì)電源的污 染。 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)到并保持以穩(wěn)定值。 PWM 控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單 ,靈活和動(dòng)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。其基本原理是用改變電機(jī)電樞 (定子 )電壓的接通和斷開(kāi)的時(shí)間比 (占空比 )來(lái)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 。直流電動(dòng)機(jī) PWM 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 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(mén)中得到廣泛應(yīng)用。直流 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 的控制方法可分為兩類，即勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。調(diào)節(jié)電 阻 R 即可改變端電壓，達(dá)到調(diào)速目的。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制 方法，其中 PWM(脈寬調(diào)制 )是常用的一種調(diào)速方法。脈沖寬度調(diào)制PWM(Pulse Width Modulation),就是指保持開(kāi)關(guān)周期 T 不變，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 t 對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。本文利用 SG1525集成 PWM 控制器設(shè)計(jì)了一個(gè)基于 PWM控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用了電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制，并且設(shè)計(jì)了完善的保護(hù)措施，既保障了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，又使系統(tǒng)具有較高的動(dòng)、靜態(tài)性能。最近幾年來(lái)，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。為 使整個(gè)系統(tǒng)能正常安全地運(yùn)行 , 過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓保護(hù)電路 , 另外還有過(guò)壓吸收電路。 關(guān)鍵詞：脈沖寬度調(diào)制 ,開(kāi)關(guān) ,直流調(diào)速系統(tǒng) ,雙閉環(huán)控制 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(mén)中得到廣泛應(yīng)用。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 。所以常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法效率低。其基本原理是用改變電機(jī)電樞 (定子 )電壓的接通和斷開(kāi)的時(shí)間比 (占空比 )來(lái)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。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。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 。 PWM 調(diào)速方案的優(yōu)越性 自從全控型電力電子器件問(wèn)世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開(kāi)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(guó)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(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。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。 3）低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào) 速范圍寬，可達(dá) 1:20200左右。 5）功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通道損耗小 ，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適中時(shí)，關(guān)損耗也不大，因而裝置效率高。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。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。 、 直流電機(jī) PWM 調(diào)速基本原理 PWM 方式是在大功率開(kāi)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(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間 t，改變占空比，達(dá)到控制目的。這是一個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)，有電流環(huán)和速度環(huán)。核心部分是脈沖功率放大器和脈寬調(diào)制器。 SG1525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(wèn)題 ,簡(jiǎn)化了補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。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。 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。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