基于pwm控制直流調速系統(tǒng)設計正文-在線瀏覽
2024-08-07 18:35本頁面
【正文】 I調節(jié)器用帶限幅的輸出特性表示，這種PI調節(jié)器在工作中一般存在飽和和不飽和兩種狀況。當調節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非輸入信號反向使調節(jié)器所在的閉環(huán)成為開環(huán)。圖17 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)靜態(tài)結構圖實際上，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在正常運行時，電流調節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的，對于靜特性來說，只有轉速調節(jié)器存在飽和與不飽和兩種情況。因此系統(tǒng)具有絕對硬的靜特性（無靜差），即 由于轉速調節(jié)器不飽和， ，所以。這是系統(tǒng)靜特性的正常運行段。此時只剩下電流環(huán)起作用，雙閉環(huán)調系統(tǒng)由轉速無靜差系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單閉環(huán)恒流調節(jié)系統(tǒng)。 因而是所對應的電樞電流最大值，由設計者根據電動機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度選定。由以上分析可知，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性在負載電流時表現(xiàn)為轉速無靜差，這時ASR起主要調節(jié)作用。這就是采用了兩個PI調節(jié)器分別形成內、外兩個閉環(huán)的效果，這樣的靜特性顯然比帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性要強得多。上述關系表明，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉速n是由給定電壓和轉速反饋系數(shù)決定的，轉速調節(jié)器的輸出電壓即電流環(huán)給定電壓是由負載電流和電流反饋系數(shù)決定的，而控制電壓即電流調節(jié)器的輸出電壓則同時取決于轉速n和電流，或者說同時取決于和。 采用轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)后，由于增加了電流內環(huán)，而電網電壓擾動被包圍在電流環(huán)里，當電網電壓發(fā)生波動時，可以通過電流反饋得到及時調節(jié)，不必等到它影響到轉速后，再由轉速調節(jié)器作出反應。綜上所述，在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的作用可以歸納如下：（1）轉速調節(jié)器的作用:①使電動機轉速n跟隨給定電壓變化，保證穩(wěn)態(tài)轉速無靜差。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。②起動時保證獲得恒定的最大允許電流。④在轉速調節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。它代表轉速環(huán)輸出量對電流環(huán)的影響。反電動勢對電流環(huán)來說只是一個變化緩慢的擾動作用，在電流調節(jié)器的調節(jié)過程中可以近似的認為E不變，即△E=0。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。 首先應決定要把電流環(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,或者超調量越小越好。可電流環(huán)還有另一個對電網電壓波動及時調節(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)。因此,一般多按典Ⅰ系統(tǒng)來設計電流環(huán)[6]。所以 按典Ⅰ系統(tǒng)設計,選PI調節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： 式中 Ki—電流調節(jié)器的比例系數(shù)。為了讓調節(jié)器零點對消掉控制對象的大時間常數(shù)極點，選擇=TL, 則電流環(huán)的動態(tài)結構圖可以化簡為圖19：圖19 電流環(huán)簡化成典Ⅰ系統(tǒng)參數(shù)計算：按所用運算放大器取=20K，電樞回路總電阻R=20ACR積分時間常數(shù)， 電流環(huán)開環(huán)增益：要求時應取因此 于是，ACR的比例系數(shù)為 計算控制器的電阻電容值 ,取50K 如圖110所示，為電流調節(jié)器的結構圖。為此，需求出它的等效傳遞函數(shù)： 近似條件: 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替電流閉環(huán)后，整個轉速調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)結構圖如111（a）所示。圖111 轉速環(huán)的動態(tài)結構圖要把轉速環(huán)校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)，ASR也應采用PI調節(jié)器，其傳遞函數(shù)為式中 Kn—轉速調節(jié)器的比例系數(shù)。 轉速調節(jié)環(huán)選用典型Ⅱ型系統(tǒng)的原因：1) 系統(tǒng)在負載擾動作用下，動態(tài)速降要小。 3) 速度環(huán)基本上是恒值系統(tǒng)。min/r =圖112 轉速調節(jié)器的結構圖4系統(tǒng)實驗驗證 系統(tǒng)結構框圖圖113系統(tǒng)結構框圖 系統(tǒng)工作原理速度給定信號G，速度調節(jié)器ASR，電流調節(jié)器ACR，控制PWM信號產生裝置UPM脈寬調制器，DLD單元把一組PWM波形分成兩組相差180176。G用以輸出 0～15V 直流給定電壓，UPW（脈寬調制器）采用 SG3525 芯片和部分外圍電路構成。改變給定端電壓，可以改變輸出方波的占空比，作為 PWM 變換器的控制信號。這樣通過改變給定電壓就可以對電動機調速了。當被驅動電路為雙極式工作制時，為了避免同一相上、下兩只功率管直通，需要驅動信號有死區(qū)，DLD 單元即用來產生具有死區(qū)的驅動控制信號。FA限制主電路瞬時電流，過流時封鎖DLD單元輸出；電流反饋調節(jié)單元CFR；速度反饋調節(jié)SFR。從閉環(huán)結構上看，電流調節(jié)環(huán)在里面，叫做內環(huán)；轉速調節(jié)環(huán)在外面，叫做外環(huán)。為了獲得良好的動、靜態(tài)性能，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的兩個調節(jié)器一般都采用PI調節(jié)器，轉速調節(jié)器ASR的輸出限幅電壓是Unmax，它決定了電流調節(jié)器給定電壓的最大值；電流調節(jié)器ACR的輸出限幅電壓是Uimax，它限制了PWM變換器輸出電壓的最大值。②速度調節(jié)器(ASR)和電流調節(jié)器(ACR)的輸出限幅值的整定在調節(jié)器的3個輸入中的其中任一個輸入接給定，在4.、5之間接50K電阻、1uF電容，調節(jié)給定電位器，使調節(jié)器的輸入為1V，調節(jié)電位器RP1，使調節(jié)器的輸出7為+4V（輸出正限幅值）；同樣把給定調節(jié)為+1V，調節(jié)RP2，把負限幅值調節(jié)為4V。把面板上的給定輸出接至零速封鎖單元其中一路，另一路懸空，增大給定，測量零速封鎖單元輸出端3：，封鎖端3輸出15V；減小給定，封鎖端3輸出+15V。 脈寬發(fā)生單元的整定把電機、直流電源等接入系統(tǒng)，系統(tǒng)接成開環(huán)，脈寬發(fā)生單元的輸入懸空或者接地，調節(jié)偏移電壓電位器，使電機處于停止狀態(tài)（若要達到更好的閉環(huán)效果，調節(jié)偏移電壓電位器，）用雙蹤示波器觀測脈寬發(fā)生單元的測試點2和4的波形，此時的2（4）的占空比接近相同（占空比為50%左右）。 轉速反饋調節(jié)器、電流反饋調節(jié)器的整定把電機、220V直流電源接入系統(tǒng)，系統(tǒng)接成開環(huán)。加大負載，調節(jié)電流反饋調節(jié)器，使電流反饋調節(jié)器3端輸出的電壓為+4V。測定直流電動機的各項電氣參數(shù)和時間常數(shù)，并應用經典控制理論的工程設計方法設計轉速和電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)。PWM雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)，具有調速簡單、調速范圍大、精度高、速度平穩(wěn)、電流脈動小、電機溫升低等優(yōu)點，使調速各項性能指標大為提高。但由于理論水平有限，仍有許多不足之處
公司管理相關推薦
鄂ICP備17016276號-1