雙閉環(huán)pwm調(diào)速課程設(shè)計(jì)--雙閉環(huán)可逆直流脈寬pwm調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　《交直流調(diào)速》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè) 計(jì) 題 目 雙閉環(huán)可逆直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　所 在 系 信息與機(jī)電工程系 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　交直流調(diào)速課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1</p&g

2、t;<p>　　1 題目：雙閉環(huán)可逆直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)1</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)目的1</b></p><p>　　3系統(tǒng)方案的確定1</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p>　　5 課程設(shè)計(jì)報(bào)告的要求：2</p>

3、<p><b>　　6 結(jié)束語2</b></p><p>　　直流調(diào)速課程設(shè)計(jì)說明書3</p><p><b>　　1 方案設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　1.1 選擇雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的理由3</p><p>　　1.2 選擇PWM控制系統(tǒng)的理由5</p>

4、<p>　　1.3 選擇IGBT的H橋型主電路的理由5</p><p>　　1.4 方案選定5</p><p>　　1.5 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理6</p><p>　　2 主電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 PWM變換器介紹6</p><p>　　2.2 橋式可逆PWM變換

5、器的工作原理7</p><p>　　2.3 H型主電路的波形分析7</p><p>　　2.4 泵升電路9</p><p>　　2.6 雙閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖11</p><p>　　2.7 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖12</p><p>　　2.9 雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖12</p

6、><p><b>　　3 參數(shù)設(shè)計(jì)13</b></p><p>　　3.1 整流變壓器的選擇13</p><p>　　3.2 IGBT管的參數(shù)14</p><p>　　3.3 緩沖電路的參數(shù)14</p><p>　　3.4 整流二極管的參數(shù)14</p><p>　　3

7、.5 泵升電路參數(shù)15</p><p>　　4 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1 PWM信號控制器15</p><p>　　4.1.1 SG3525芯片的說明15</p><p>　　4.1.2 SG3525芯片各部分功能16</p><p>　　4.2 驅(qū)動電路選用17</p>

8、;<p>　　4.2.1 UAA4002驅(qū)動電路的特點(diǎn)17</p><p>　　4.2.2 正、反向驅(qū)動的功能18</p><p>　　5 雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)19</p><p>　　5.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)19</p><p>　　5.1.1確定時間常數(shù)20</p><p>　　5.1.2 選擇電流

9、調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)21</p><p>　　5.1.3選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)21</p><p>　　5.1.4 檢驗(yàn)近似條件21</p><p>　　5.1.5計(jì)算ACR的電阻和電容22</p><p>　　5.2轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.2.1 確定時間常數(shù)22</p><p&g

10、t;　　5.2.2 ASR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.2.3 選擇ASR參數(shù)23</p><p>　　5.2.4 校驗(yàn)近似條件23</p><p>　　5.2.5 計(jì)算ASR電阻和電容23</p><p>　　5.2.6 檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量23</p><p>　　5.2.7 校驗(yàn)過渡過程時間24&l

11、t;/p><p>　　5.3 反饋單元24</p><p>　　5.3.1 轉(zhuǎn)速檢測裝置選擇24</p><p>　　5.3.2 電流檢測單元24</p><p><b>　　6 結(jié)束語25</b></p><p>　　7 系統(tǒng)總電路圖26</p><p><b

12、>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p>　　交直流調(diào)速課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　1 題目：雙閉環(huán)可逆直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)目的 </b></p><p>　　1、對先修課程（電力電子學(xué)、自動控制原理等）的進(jìn)一步理解與運(yùn)用</p>

13、<p>　　2、運(yùn)用《電力拖動控制系統(tǒng)》的理論知識設(shè)計(jì)出可行的直流調(diào)速系統(tǒng)，通過建模、仿真驗(yàn)證理論分析的正確性。也可以制作硬件電路。</p><p>　　3、同時能夠加強(qiáng)同學(xué)們對一些常用單元電路的設(shè)計(jì)、常用集成芯片的使用以及對電阻、電容等元件的選擇等的工程訓(xùn)練。達(dá)到綜合提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)與動手能力的目的。</p><p><b>　　3系統(tǒng)方案的確定</b>

14、</p><p>　　自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般要經(jīng)歷從“機(jī)械負(fù)載的調(diào)速性能（動、靜）→電機(jī)參數(shù)→主電路→控制方案”（系統(tǒng)方案的確定）→“系統(tǒng)設(shè)計(jì)→仿真研究→參數(shù)整定→直至理論實(shí)現(xiàn)要求→硬件設(shè)計(jì)→制板、焊接、調(diào)試”等過程，其中系統(tǒng)方案的確定至關(guān)重要。為了發(fā)揮同學(xué)們的主觀能動作用，且避免方案及結(jié)果雷同，在選定系統(tǒng)方案時，規(guī)定外的其他參數(shù)由同學(xué)自已選定。</p><p>　　1、主電路采用二極管不

15、可控整流，逆變器采用帶續(xù)流二極管的功率開關(guān)管IGBT構(gòu)成H型雙極式控制可逆PWM變換器; </p><p>　　2、速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器；U*nm=U*im =Ucm=10V</p><p>　　3、機(jī)械負(fù)載為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，系統(tǒng)飛輪矩（含電機(jī)及傳動機(jī)構(gòu)）GD2 ＝1.5Nm2；</p><p>　　4、主電源：可以選擇三相交流3

16、80V供電，變壓器二次相電壓為52V；</p><p>　　5、他勵直流電動機(jī)的參數(shù)：見習(xí)題集【4-19】（p96）nN=1000r/min，電樞回路總電阻R=2Ω，電流過載倍數(shù)λ=2；</p><p>　　6、PWM裝置的放大系數(shù)Ks=11；PWM裝置的延遲時間Ts=0.4ms。</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p&

17、gt;<p>　　a) 總體方案的確定；</p><p>　　b) 主電路原理及波形分析、元件選擇、參數(shù)計(jì)算；</p><p>　　c) 系統(tǒng)原理圖、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖、主要硬件結(jié)構(gòu)圖；</p><p>　　d) 控制電路設(shè)計(jì)、原理分析、主要元件/參數(shù)的選擇；</p><p>　　e) 調(diào)節(jié)器、PWM信號產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)；&l

18、t;/p><p>　　f) 檢測及反饋電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算。</p><p>　　5 課程設(shè)計(jì)報(bào)告的要求：</p><p>　　1、不準(zhǔn)相互抄襲或代做，一經(jīng)查出，按不及格處理；</p><p>　　2、報(bào)告字?jǐn)?shù)：不少于8000字（含圖、公式、計(jì)算式等）。</p><p>　　3、形式要求：以《福建農(nóng)林大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)》（工科

19、）的規(guī)范化要求撰寫。要求文字通順、字跡工整、公式書寫規(guī)范。報(bào)告書上的圖表允許徒手畫，但必須清晰、正確且要有圖題。</p><p>　　4、必須畫出系統(tǒng)總圖，總圖不準(zhǔn)徒手畫，電路圖應(yīng)清潔、正確、規(guī)范。未進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的功能塊允許用框圖表示，且功能塊之間的連線允許用標(biāo)號標(biāo)注。</p><p><b>　　6 結(jié)束語</b></p><p>　　直流調(diào)

20、速課程設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命過程中，電氣自動化在20世紀(jì)的后四十年曾進(jìn)行兩次重大的技術(shù)更新。一次是元器件的更新，即以大功率半導(dǎo)體器件晶閘管取代傳統(tǒng)的交流機(jī)組，以線性組件運(yùn)算放大器取代電磁放大器件。后一次技術(shù)更新主要是把現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)用于電氣工程，控制器有模擬式進(jìn)入數(shù)字式。在前一次技術(shù)更新

21、中，電氣系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計(jì)仍采用經(jīng)典控制理論的方法。而后一次技術(shù)更新是設(shè)計(jì)思想概念上的一次飛躍和質(zhì)變，電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能亦隨之改觀。在整個電氣自動化系統(tǒng)中，電力拖動調(diào)速系統(tǒng)是其中的核心部分。</p><p>　　現(xiàn)代的電力拖動控制系統(tǒng)都是由慣性很小的晶閘管、電力晶體管或其他電力電子器件以及集成電路調(diào)節(jié)器等組成的。經(jīng)過合理的簡化處理，整個系統(tǒng)一般都可以用低階近似。而以運(yùn)算放大器為核心的有源校正網(wǎng)絡(luò)（調(diào)節(jié)器），和由R、

22、C等元件構(gòu)成的無源校正網(wǎng)絡(luò)相比，又可以實(shí)現(xiàn)更為精確的比例、微分、積分控制規(guī)律，于是就有可能將各種各樣的控制系統(tǒng)簡化和近似成少數(shù)典型的低階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如果事先對這些典型系統(tǒng)作較深入的研究，把它們的開環(huán)對數(shù)頻率特性當(dāng)作預(yù)期的特性，弄清楚它們的參數(shù)和系統(tǒng)校正指標(biāo)的關(guān)系，寫成簡單的公式或制成簡明的圖表，則在設(shè)計(jì)實(shí)際系統(tǒng)時，只要能把它校正或簡化成典型系統(tǒng)的形式，就可以利用現(xiàn)成的公式和圖表來進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，這樣，就建立了工程設(shè)計(jì)的可能性。</p&

23、gt;<p><b>　　1 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.1 選擇雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的理由</p><p>　　對于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)，如龍門刨床等，縮短起、制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此，在起動（或制動）過渡過程中，希望始終保持電流為允許的最大值，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)以最大的加（減）速度運(yùn)行。當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時，最好使電流立即降下來，使

24、電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，從而迅速轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這類理想的起動（制動）過程示于圖1-1，起動電流呈矩形波，轉(zhuǎn)速按線性增長。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的起動（制動）過程。</p><p>　　圖1-1 時間最優(yōu)的理想過渡過程</p><p>　　實(shí)際上，由于主電路電感的作用，電流不可能突變，為了是現(xiàn)在允許條件下的最快起動，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值Idm的

25、恒定過程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么，采用電流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。問題是，應(yīng)該在起動過程中只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不再讓電流負(fù)反饋發(fā)揮作用。</p><p>　　為了使轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行嵌套（或稱串級）連接。把轉(zhuǎn)

26、速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器是輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)（簡稱雙閉環(huán)系統(tǒng)）。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般采用PI調(diào)節(jié)器。</p><p>　　圖1-2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖</p><p>　　1.2 選擇PWM控制系統(tǒng)的

27、理由</p><p>　　PWM調(diào)速系統(tǒng)具有較大的優(yōu)越性：</p><p>　　（1）PWM調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡單，需要的功率器件少；</p><p>　　（2）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較??；</p><p>　　（3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍廣；</p><p>　　（4）如果可以與

28、快速響應(yīng)的電動機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)；</p><p>　　（5）功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率高。</p><p>　　1.3 選擇IGBT的H橋型主電路的理由</p><p><b>　　IGBT的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　?。?/p>

29、1）IGBT的開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小。</p><p>　　（2）在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。</p><p>　?。?）IGBT的通態(tài)壓降比VDMOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域。</p><p>　　（4）IGBT的輸入阻抗高，其輸入特性與電流MOSFET類似。</p><p

30、>　　在眾多PWM變換器實(shí)現(xiàn)方法中，以H型PWM變換器最為常見。這種電路具備電流連續(xù)、電動機(jī)四象限運(yùn)行、無摩擦死區(qū)、低速平穩(wěn)性好等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)就以H型PWM直流控制器為主要研究對象。</p><p><b>　　1.4 方案選定</b></p><p>　　直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1-3所示，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串極聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器

31、的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制PWM裝置。其中脈寬調(diào)制變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？傮w方案簡化圖如圖所示：</p><p>　　圖1-3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化圖</p><p>　　用雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速電流調(diào)節(jié)方法，雖然相對成本較高，但保證了系統(tǒng)的可靠性能，保

32、證了對生產(chǎn)工藝的要求的滿足，既保證了穩(wěn)態(tài)后速度的穩(wěn)定，同時也兼顧了啟動時啟動電流的動態(tài)過程。在啟動過程的主要階段，只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用，既能控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)，又能控制電流使系統(tǒng)在充分利用電機(jī)過載能力的條件下獲得最佳過渡過程，很好的滿足了生產(chǎn)需求。</p><p>　　1.5 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理</p><p>　　轉(zhuǎn)速、電流雙

33、閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是以直流電機(jī)調(diào)壓為基本調(diào)速方式，在電機(jī)負(fù)載擾動或其它干擾存在時能表現(xiàn)出良好的靜態(tài)和動態(tài)轉(zhuǎn)速性能，同時由于電流環(huán)控制及其限幅作用，使電機(jī)在動態(tài)過程中能在不超載情況下滿足轉(zhuǎn)速調(diào)整的快速性和起動特性。采用H橋式電路結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)四象限運(yùn)行，提高電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的靈活性。此電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中功率開關(guān)管的驅(qū)動方式為直流脈寬調(diào)制（PWM）方式，主電路中以兩橋臂對角線上的兩功率開關(guān)管為一組，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)工作時，對角線上的功率管開關(guān)PWM驅(qū)動信號相

34、同，互為對角線上的兩組功率管PWM信號互補(bǔ)。規(guī)定電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的正方向，對應(yīng)兩組功率管分別為正向驅(qū)動和反向驅(qū)動，當(dāng)正向驅(qū)動功率管占空比大于反向驅(qū)動的占空比即50%，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)。隨著正向驅(qū)動脈沖占空比增大，電機(jī)正向電樞電壓增大，轉(zhuǎn)速升高，反之亦然。當(dāng)兩組功率管的占空比相等時，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零。因此通過調(diào)節(jié)正反組的功率管的占空比，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)正、反方向的調(diào)速。</p><p>　　2 主電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p>

35、<p>　　2.1 PWM變換器介紹</p><p>　　可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常用的橋式(H型)電路如圖4，電動機(jī)M兩端電壓Uab的極性隨全控型電力電子器件的開關(guān)狀態(tài)而改變?？赡鍼WM變換器的控制方式有單極式、雙極式、受限單極式等多種。而通常采用雙極式控制的可逆PWM變換器。</p><p>　　2.2 橋式可逆PWM變換器的工作原理</p><

36、;p>　　可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常用的橋式(H型)電路如圖2-1，電動機(jī)M兩端電壓Uab的極性隨全控型電力電子器件的開關(guān)狀態(tài)而改變?？赡鍼WM變換器的控制方式有單極式、雙極式、受限單極式等多種。而通常采用雙極式控制的可逆PWM變換器。</p><p>　　用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定寬度可變的脈沖電壓序列，從而平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。橋式可逆PWM變換器

37、電路如圖4所示。這是電動機(jī)M兩端電壓的極性隨開關(guān)器件驅(qū)動電壓的極性變化而變化。</p><p>　　圖2-1 橋式可逆PWM變換器電路</p><p>　　2.3 H型主電路的波形分析</p><p>　　雙極式控制可逆PWM變換器的四個驅(qū)動電壓波形如圖5所示。四個電力晶體管分為兩組，VT1和VT4為一組，VT2和VT3為一組。同一組中兩個電力晶體管的基極驅(qū)動電壓波

38、形相同，而且它們的關(guān)系是：Ug1=Ug4=-Ug2=-Ug3。在一個開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)0≤t＜ton時，UAB=Us,電樞電流id沿回路1流通；當(dāng)ton≤t＜T時，驅(qū)動電壓反號，id沿回路2經(jīng)二極管續(xù)流，UAB=-Us。因此，UAB在一個周期內(nèi)具有正負(fù)相間的脈沖波形，這是雙極式名稱的由來。 </p><p>　　圖2-2 雙極式控制可逆PWM變換器的驅(qū)動電壓、輸出電壓和電流波形

39、</p><p>　　圖中匯出了雙極式控制時的電壓和電流波形。電動機(jī)電樞電壓的平均值則體現(xiàn)在驅(qū)動電壓正、負(fù)脈沖的寬窄上。當(dāng)正脈沖較寬時，ton＞T/2，則UAB的平均值為正，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；反之則反轉(zhuǎn)。如果正、負(fù)脈沖相等，ton=T/2，平均輸出電壓為零，則電動機(jī)停止。</p><p>　　直流電動機(jī)的電樞電壓UAB的正、負(fù)變化，使電流波形隨之波動。電流波形存在兩種情況，如圖2-2的id1和i

40、d2。Id相當(dāng)于電動機(jī)負(fù)載較重的情況，這時負(fù)載電流大，在續(xù)流階段電流仍維持正方向，電動機(jī)始終工作在第Ⅰ象限的電動狀態(tài)。Id2相當(dāng)于負(fù)載很輕的情況，平均電流小，在續(xù)流階段電流很快衰減到零，于是二極管終止續(xù)流，而反向開關(guān)器件導(dǎo)通，電樞電流反向，電動機(jī)處于制動狀態(tài)。Id2電流中的線段3和4是工作在第二象限的制動狀態(tài)。電樞電流的方向決定了電流是經(jīng)過續(xù)流二極管VD還是經(jīng)過開關(guān)器件VT流過。</p><p>　　雙極式控制可

41、逆PWM變換器的輸出平均電壓為 </p><p>　　若占空比和電壓系數(shù)的定義與不可逆變換器相同，則在雙極式控制的可逆變換器中就和不可逆變換器的關(guān)系不一樣，占空比和電壓系數(shù)的關(guān)系式：。</p><p>　　調(diào)速時，的可調(diào)范圍為0-1,相應(yīng)地，=-1 ~ +1。當(dāng)＞1/2時，為正，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)＜1/2時，為負(fù)，電動機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)=1/2時，=

42、0，電動機(jī)停止。但電動機(jī)停止時電樞電壓瞬時值并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的。這個交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電動機(jī)的損耗，這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但它也是有好處，在電動機(jī)停止時仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時的靜摩擦死區(qū)，起到所謂“動力潤滑”的作用。</p><p>　　雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>&l

43、t;b>　　①電流一定連續(xù)；</b></p><p>　　②可使電動機(jī)在四象限運(yùn)行；</p><p>　?、垭妱訖C(jī)停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；</p><p>　　④低速平穩(wěn)性好，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。</p><p><b>　　2.4 泵升電路</b><

44、;/p><p>　　當(dāng)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的電動機(jī)轉(zhuǎn)速由高變低時（減速或者停車），儲存在電動機(jī)和負(fù)載轉(zhuǎn)動部分的動能將變成電能，并通過PWM變換器回饋給直流電源。當(dāng)直流電源功率二極管整流器供電時，不能將這部分能量回饋給電網(wǎng)，只能對整流器輸出端的濾波電容器充電而使電源電壓升高，稱作“泵升電壓”。過高的泵升電壓會損壞元器件，因此必須采取預(yù)防措施，防止過高的泵升電壓出現(xiàn)?？梢圆捎糜煞至麟娮鑂和開關(guān)元件(電力電子器件)VT組成的泵升電

45、壓限制電路，如圖所示：</p><p>　　圖2-3 泵升電壓限制電路</p><p>　　當(dāng)濾波電容器C兩端的電壓超過規(guī)定的泵升電壓允許值時，VT導(dǎo)通，將回饋能量的一部分消耗在分流電阻R上。這種辦法簡單實(shí)用，但能量有損失，且會使分流電阻R發(fā)熱，因此對于功率較大的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在分流電路中接入逆變，把一部分能量回饋到電網(wǎng)中去。但這樣系統(tǒng)比較復(fù)雜，我們就不選擇這種方式。</

46、p><p>　　2.5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　H橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的如圖2-4所示。PWM逆變器的直流電源由交流電網(wǎng)經(jīng)不控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容濾波，以獲得恒定的直流電壓由于電容量較大，突加電源時相當(dāng)短路，勢必產(chǎn)生很大的充電電流，容易損壞整流二極管。為了限制充電電流，在整流器和濾波電容之間串入限流電阻R0（或電抗），合上電源以后，延時用開關(guān)將R0

47、短路，以免在運(yùn)行中造成附加損耗。</p><p>　　濾波電容器往往在PWM裝置的體積和重量中占有不小的份額，因此電容量的選擇是PWM裝置設(shè)計(jì)中的重要問題。但對于PWM變換器中的濾波電容，其作用除濾波外，還有當(dāng)電機(jī)制動時吸收運(yùn)行系統(tǒng)動能的作用。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電機(jī)制動時只好對濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱作“泵升電壓”。為了限制泵升電壓，用鎮(zhèn)流電阻Rb消耗掉這些能量，在泵

48、升電壓達(dá)到允許值時接通VT5。</p><p>　　圖2-4 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的原理圖</p><p>　　2.6 雙閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖2-5所示，兩個調(diào)節(jié)器均采用帶限幅作用的PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓Uim﹡決定了電流給定的最大值，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Ucm限制了電力

49、電子變換器的最大輸出電壓Udm，圖中用帶限幅的輸出特性表示PI調(diào)節(jié)器的作用。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出達(dá)到限幅值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和。換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，PI調(diào)節(jié)器工作在線性調(diào)節(jié)狀態(tài)，其作用是使輸入偏差電壓ΔU在穩(wěn)態(tài)時為零。</p><p>　　在正常運(yùn)行時，電流調(diào)節(jié)器一般不會達(dá)到飽和狀態(tài)，所以，對于靜特

50、性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。</p><p>　　圖2-5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.7 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖2-6所示，包括電流濾波、轉(zhuǎn)速濾波和兩個給定信號的濾波環(huán)節(jié)。設(shè)置濾波環(huán)節(jié)的必要性是由于反饋信號檢測中常含有諧波和其他擾動量，為了抑制各種擾動量對

51、系統(tǒng)的影響，需增加低通濾波，這樣的濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)來表示，其濾波時間常數(shù)按需要選定。然而，在抑制擾動量的同時，濾波環(huán)節(jié)也延遲了反饋信號的作用，為了平衡這個延遲作用，在給定信號通道上加入一個同等時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱做給定濾波環(huán)節(jié)。其意義讓給定信號和反饋信號經(jīng)過相同的延滯，使二者在時間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜?，從而帶來設(shè)計(jì)上的方便。</p><p>　　圖2-6 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p>

52、;<p>　　2.9 雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)主電路中的 UPE 是直流 PWM 功率變換器。系統(tǒng)的特點(diǎn)：雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)脈沖觸發(fā)、轉(zhuǎn)速給定和檢測。由軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)，系統(tǒng)由主電路、檢測電路、控制電路、給定電路、顯示電路組成。如圖2-7為雙閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。</p><p>　　圖2-7 雙閉

53、環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　3 參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 整流變壓器的選擇</p><p>　?。?）二次相電壓的計(jì)算</p><p>　　當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)采用三相橋式整流電路并帶轉(zhuǎn)速反饋時，一般情況下變壓器二次側(cè)采用Y聯(lián)結(jié)：由給定條件=52V</p>&l

54、t;p>　　一次、二次相電流的計(jì)算</p><p>　　二次相電流：,當(dāng)整流器用作電樞供電，一般取,通過查表可知:,則。</p><p>　　一次相電流: 變壓器的電壓比 </p><p><b>　　則 </b></p><p>　?。?）變壓器的容量計(jì)算</p><p>　　一次容量：通

55、過查表可知;</p><p><b>　　則平均總?cè)萘?</b></p><p>　　3.2 IGBT管的參數(shù)</p><p>　　IGBT叫做絕緣柵極雙極晶體管。這種器件具有MOS門極的高速開關(guān)性能和雙極動作的高耐壓、大電流容量的兩種特點(diǎn)。其開關(guān)速度可達(dá)1ms，額定電流密度100A/cm2，，電壓驅(qū)動，自身損耗小。設(shè)計(jì)中選的IGBT管型號

56、中，其中最高反壓指BVceo（集電極與發(fā)射極之間最高反向擊穿電壓）、最大電流指Icm(集電極最大輸出電流)、最大耗散功率指Pcm（集電極最大耗散功率）。</p><p>　　已知：電源電壓,功率開關(guān)管應(yīng)承受（2～3）的電壓，則。該設(shè)計(jì)中選的IGBT管型號為IRGPC50U,其具體參數(shù)如下：</p><p>　　極限電壓Vm：600V、極限電流Im：27A、損耗功率P：200W、額定電壓U：

57、220V、額定電流I：1.2A</p><p>　　3.3 緩沖電路的參數(shù)</p><p>　　H橋電路中采用了緩沖電路，有電阻和電容組成。IGBT的緩沖電路功能側(cè)重于開關(guān)過程中過電壓的吸收與抑制，這是由于IGBT的工作頻率可以高達(dá)30-50KHZ；因此很小的電路電感就可能引起頗大的/從而產(chǎn)生過電壓，危及IGBT的安全。逆變器中IGBT開通時出現(xiàn)尖峰電流，其原因由于在剛導(dǎo)通的IGBT負(fù)載電

58、流上疊加了橋臂中互補(bǔ)管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流，所以在此二極管恢復(fù)阻斷前，剛導(dǎo)通的IGBT上形成了你變橋臂的瞬間貫穿短路，使ic出現(xiàn)尖峰，為此需要串人抑制電感，即串聯(lián)緩沖電路，或放大IGBT的容量。</p><p>　　緩沖電路參數(shù)：經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出的參數(shù)為R=10KΩ，電容C=0.75uF。</p><p>　　3.4 整流二極管的參數(shù)</p><p>　　根

59、據(jù)二極管的最大整流平均 和最高反向工作電壓 分別應(yīng)滿足：</p><p><b>　　V</b></p><p>　　選用大功率硅整流二極管，型號和參數(shù)如下所示：</p><p>　　3.5 泵升電路參數(shù)</p><p>　　如圖2-3所示，泵升電路由一個電容量大的電解電容、一個電阻和一個VT組成。泵升電路中電解電容選

60、取C=2000uF；電壓U=450V，VT選取IRGPC50U型號的IGBT管；電阻選取R=20Ω。 </p><p>　　4 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 PWM信號控制器</p><p>　　SG3525是一種性能優(yōu)良、功能齊全、通用性強(qiáng)的單片機(jī)集成脈寬調(diào)制控制器。由于它簡單可靠及使用方便靈活，大大簡化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)制。</p&g

61、t;<p>　　4.1.1 SG3525芯片的說明</p><p>　　電壓調(diào)節(jié)芯片 SG3525 具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-2 所示。其中，腳 16 為 SG3525 的基準(zhǔn)電壓源輸出，精度可以達(dá)到（5.1±1％）V，采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過流保護(hù)電路。腳 5，腳 6，腳 7 內(nèi)有一個雙門限比較器，內(nèi)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)SG3525 的振蕩器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入

62、端(腳 3)。腳 1 及腳 2 分別為芯片內(nèi)誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。該放大器是一個兩級差分放大器，直流開環(huán)增益為 70dB 左右。根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳 9 和腳 1 之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　圖4-1 SG3525芯片的引腳圖</p><p>　　圖4-2 SG3525內(nèi)部引腳和框圖</p><p&

63、gt;　　4.1.2 SG3525芯片各部分功能</p><p>　　（1）基準(zhǔn)電壓源: 基準(zhǔn)電壓源是一個三端穩(wěn)壓電路，其輸入電壓VCC可在（8～35）V內(nèi)變化，通常采用+15V，其輸出電壓VST＝5.1V，精度%1±，采用溫度補(bǔ)償，作為芯片內(nèi)部電路的電源，也可為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電源，向外輸出電流可達(dá)400mA，沒有過流保護(hù)電路。</p><p>　?。?）振蕩電路

64、： 由一個雙門限電壓均從基準(zhǔn)電源取得，其高門限電壓低門限電壓,內(nèi)部橫流源向CT充電，其端壓VC線性上升，構(gòu)成鋸齒波的上升沿，當(dāng)時比較器動作，充電過程結(jié)束，上升時間t1為：。比較器動作時使放電電路接通，CT放電，VC下降并形成鋸齒波的下降沿，當(dāng)時比較器動作，放電過程結(jié)束，完成一個工作循環(huán)，下降時間間t2為:。</p><p>　　鋸齒波的基本周期T為：</p><p>　　因?yàn)?，

65、由上可見鋸齒波的上升沿遠(yuǎn)長于下降沿，因此上升沿作為工作沿，下降沿作為回掃沿。</p><p>　?。?）誤差放大器：由兩級差分放大器構(gòu)成，其直流開環(huán)放大倍數(shù)為80dB左右，電壓反饋信號uf從端子1接至放大器反相輸入端，放大器同相輸入端接基準(zhǔn)電壓。該誤差放大器共模輸入電壓范圍是1. 5V-5. 2V。</p><p>　　（4）PWM信號產(chǎn)生及分相電路： 比較器的反相端接

66、誤差放大器的輸出信號ue，而振蕩器的輸出信號uc則加到比較器的同相輸入端，比較器的輸出信號為PWM信號，該信號經(jīng)鎖存器鎖存，分相電路由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和兩個或非門構(gòu)成，其輸入信號為振蕩器的時鐘信號，并用時鐘信號的前沿觸發(fā)，輸出為頻率減半的互補(bǔ)方波，這些方波和PWM信號輸入到或非門邏輯電路。其結(jié)果是，所有的輸入為負(fù)時，輸出為正。這樣1P、2P的輸出每半周期交替為正，其寬度和PWM信號的負(fù)脈沖相等。脈沖很窄的時鐘信號輸入到邏輯或非門電路，可使兩

67、個門的輸出同時有一段低電平，以產(chǎn)生死區(qū)時間。</p><p>　?。?）脈沖輸出級電路:輸出末級采用推挽輸出電路，驅(qū)動場效應(yīng)功率管時關(guān)斷速度更快.11腳和14腳相位相差1800，拉電流和灌電流峰值達(dá)200mA。由于存在開閉滯后，使輸出和吸收間出現(xiàn)重迭導(dǎo)通。在重迭處有一個電流尖脈沖，起持續(xù)時間約為l00ns?？梢栽?3腳處接一個約0.luf的電容濾去電壓尖峰。</p><p>　　4.2 驅(qū)

68、動電路選用</p><p>　　驅(qū)動電路的作用將控制電路輸出的PWM信號放大至足以保證GTR可靠導(dǎo)通或。關(guān)斷的程度，同時具有實(shí)現(xiàn)主電路與控制電路相隔離、故障后自動保護(hù)及延時等功能。GTR的驅(qū)動電路可由分立元件制作或采用專用集成電路，這里選用湯姆森公司生產(chǎn)的UAA4002型產(chǎn)品，該產(chǎn)品為大規(guī)模集成基極驅(qū)動電路，可對GTR實(shí)現(xiàn)較理想的基極電流優(yōu)化驅(qū)動和自身保護(hù)。其正向驅(qū)動電流為0.5A，反向驅(qū)動能力為-3A，具有對G

69、TR實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)、最小導(dǎo)通時間限制（ton=1-12us）、最大導(dǎo)通時間限制、正反向驅(qū)動電源電壓監(jiān)視以及自身過熱保護(hù)。</p><p>　　4.2.1 UAA4002驅(qū)動電路的特點(diǎn)</p><p>　　UAA4002是一種塑封16腳雙列直插式大規(guī)模集成電路，其結(jié)構(gòu)圖如圖4-4所示。它具有一些特點(diǎn)：</p><p>　　接受邏輯信號形式的導(dǎo)通指令，并將之變成可自動調(diào)

70、節(jié)的功率開關(guān)管的基極電流，以維持功率開關(guān)管處于臨界飽和狀態(tài)，縮短關(guān)斷時的存儲時間。UAA4002的最大輸出電流0.5A，如需要，可增添外部晶體管的個數(shù)，擴(kuò)大電流輸出能力。</p><p>　　關(guān)斷時，UAA4002能給功率開關(guān)管的基極施加一個3A的負(fù)電流，確保有效關(guān)斷和縮短存儲時間。</p><p>　　UAA4002使用內(nèi)部集成的高速邏輯處理器保護(hù)功率開關(guān)管。這個邏輯處理器監(jiān)視集電極-發(fā)

71、射極飽和壓降和集電極電流；也監(jiān)視該集成電路的正、負(fù)電源電壓和芯片溫度；還可由用戶確定最小和最大導(dǎo)通時間；它能存儲并保持任何故障信息直到導(dǎo)通結(jié)束；從而避免反復(fù)開關(guān)現(xiàn)象。</p><p>　　使用靈活方便，如不需要，可取消一些功能。</p><p>　　圖4-4 UAA4002的方框結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.2.2 正、反向驅(qū)動的功能</p>&l

72、t;p>　　正向驅(qū)動使功率開關(guān)管導(dǎo)通。如圖4-5所示，合上開關(guān)K1，達(dá)林頓管T1導(dǎo)通，可自行調(diào)節(jié)的積極驅(qū)動電流Im流過功率管,使之導(dǎo)通并維持在臨界飽和狀態(tài)。這種自行調(diào)節(jié)的方式補(bǔ)償了功率開關(guān)管的分散性，可使所需的控制功率最小，進(jìn)而優(yōu)化晶體管的開關(guān)性能。</p><p>　　反向驅(qū)動使功率開關(guān)管關(guān)斷。閉合開關(guān)K2，達(dá)林頓管T2導(dǎo)通，負(fù)極性電壓加到的基極上，一個大的反向基極電流迅速清除了中存儲的電荷。</p

73、><p>　　圖4-5 UAA4002輸出電路圖</p><p>　　5 雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)</p><p>　　調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法的基本思路： 先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時滿足所需要的穩(wěn)態(tài)精度。再選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標(biāo)。設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的一般原則是：從內(nèi)環(huán)開始，一環(huán)一環(huán)地逐步向外擴(kuò)展。在這里是：先從電流環(huán)人手，首先設(shè)計(jì)好電流調(diào)節(jié)器，然后把整個

74、電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。</p><p>　　5.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)</p><p>　　①主電路采用二極管不可控整流，逆變器采用帶續(xù)流二極管的功率開關(guān)管IGBT構(gòu)成H型雙極式控制可逆PWM變換器; </p><p>　?、谒俣日{(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器；U*nm=U*im =Ucm=10V</p><p>

75、;　?、蹤C(jī)械負(fù)載為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，系統(tǒng)飛輪矩（含電機(jī)及傳動機(jī)構(gòu)）GD2＝1.5Nm2；</p><p>　?、苤麟娫矗嚎梢赃x擇三相交流380V供電，變壓器二次相電壓為52V；</p><p>　?、菟麆钪绷麟妱訖C(jī)的參數(shù)：H型雙極式PWM變換器的直流調(diào)速系統(tǒng)，采用寬調(diào)速直流電動機(jī)。額定力矩為4.9N·m，電樞電阻Ra=1.64，電樞回路總電感L=10.2mH，額定電流Inom=

76、6A，額定電壓Unom=110V。調(diào)速系統(tǒng)的最小負(fù)載電流Io=1A，電源電壓Us=122V，電力晶體管集電極電阻Re=2.5，設(shè)K1=K2=2。nN=1000r/min，電樞回路總電阻R=2Ω,電流過載倍數(shù)λ=2。</p><p>　　⑥PWM裝置的放大系數(shù)Ks=11；PWM裝置的延遲時間Ts=0.4ms。</p><p>　　圖5-1 電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p><p

77、><b>　　電動勢系數(shù)：</b></p><p>　　5.1.1確定時間常數(shù)</p><p>　　電力拖動系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù)：</p><p>　　電樞回路電磁時間常數(shù)： </p><p>　?。?）脈寬調(diào)制器和PWM變換器的滯后時間常數(shù)與傳遞函數(shù)的計(jì)算</p><p>　　電動機(jī)的啟動電流

78、為Is : </p><p>　　啟動電流與額定電流比為: </p><p>　　晶體管放大區(qū)的時間常數(shù)為: </p><p>　　電流上升時間的計(jì)算公式為: </p><p>　　式中k1—晶體管導(dǎo)通時的過飽和驅(qū)動系數(shù)，一般取k1=1.5

79、 ~ 2，本題中取k1=2，則 </p><p>　　電流下降時間的計(jì)算公式為： </p><p>　　式中k2—晶體管截止時的負(fù)向過驅(qū)動系數(shù)，一般取k2=1 ~ 2，本題中取k2=2，</p><p><b>　　最佳開關(guān)頻率為 </b></p><p>　　開關(guān)頻率f選為4.4kHz，此開關(guān)頻率已能滿

80、足電流連續(xù)的要求。于是開關(guān)周期 </p><p>　　脈寬調(diào)制器和PWM變換器的放大系數(shù)為 </p><p>　　于是可得脈寬調(diào)制器和PWM變換器的傳遞函數(shù)為</p><p>　　（2）電流濾波時間常數(shù) Toi取0.5ms</p><p>　?。?）電流環(huán)小時間常數(shù) </p><p>　　5.1

81、.2 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，，而且,因此可以按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電流調(diào)節(jié)器選用PI型，其傳遞函數(shù)為： </p><p>　　5.1.3選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)</p><p><b>　　要求時，應(yīng)取，因此</b></p><p><b>　　又因?yàn)?</b></p

82、><p><b>　　于是 </b></p><p>　　5.1.4 檢驗(yàn)近似條件</p><p><b>　　要求</b></p><p><b>　　，現(xiàn)。</b></p><p><b>　　要求</b></p&g

83、t;<p><b>　　，現(xiàn)。</b></p><p><b>　　要求</b></p><p><b>　　， 。 </b></p><p><b>　　可見均滿足要求。</b></p><p>　　5.1.5計(jì)算ACR的電阻和電容<

84、;/p><p>　　通過查表可知：電容標(biāo)準(zhǔn)值（）0.1、0.15、0.22、0.33、0.47、1.0、1.5、2.2</p><p>　　取=40k，則 取</p><p><b>　　取0.22uF</b></p><p><b>　　取0.1uF </b></p><p

85、>　　圖5-2 含給定濾波和反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器</p><p>　　按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)指標(biāo)為，故滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　5.2轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.2.1 確定時間常數(shù)</p><p>　?。?）電流環(huán)等效時間常數(shù)為</p><

86、p>　?。?）取轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)</p><p><b>　　（3）</b></p><p>　　5.2.2 ASR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)穩(wěn)態(tài)無靜差及其他動態(tài)指標(biāo)要求，按典型II型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)，ASR選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 </p><p>　　5.2.3 選擇ASR參數(shù)</p>

87、<p><b>　　取h=5，則 </b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　5.2.4 校驗(yàn)近似條件</p><p><b>　　（1）要求，現(xiàn)。</b></p><p><b>　?。?）要求，</b><

88、;/p><p><b>　　可見均能滿足要求。</b></p><p>　　5.2.5 計(jì)算ASR電阻和電容</p><p>　　通過查表可知：電容標(biāo)準(zhǔn)值（uF）0.1、0.15、0.22、0.33、0.47、1.0、1.5、2.2</p><p>　　取，則 取1440</p><p>&l

89、t;b>　　取0.1uF</b></p><p><b>　　取1.0uF</b></p><p>　　圖5-3 含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器</p><p>　　5.2.6 檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量</p><p>　　當(dāng)h=5時，，而 ， 因此 ,</p><p>　　可見

90、轉(zhuǎn)速超調(diào)量滿足要求。</p><p>　　5.2.7 校驗(yàn)過渡過程時間</p><p>　　空載起動到額定轉(zhuǎn)速的過渡過程時間：</p><p>　　可見能滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　5.3 反饋單元</b></p><p>　　5.3.1 轉(zhuǎn)速檢測裝置選擇</p>&

91、lt;p>　　(1)選測速發(fā)電機(jī)永磁式ZYS231/110型，額定數(shù)據(jù)為P=23.1W，U=110V，I=0.21A，n=1900r/min。</p><p>　　(2)測速反饋電位器RP2的選擇考慮測速發(fā)電機(jī)輸出最高電壓時，其電流約為額定值的20%，這樣，測速發(fā)電機(jī)電樞壓降對檢測信號的線性度影響較小。</p><p>　　測速發(fā)電機(jī)工作最高電壓 </p><p

92、>　　測速反饋電位器阻值 </p><p>　　此時RP2所消耗的功率為 </p><p>　　為了使電位器溫度不要很高，實(shí)選瓦數(shù)應(yīng)為消耗功率的一倍以上，故選RP2為4W，取2000。</p><p>　　5.3.2 電流檢測單元</p><p>　　本系統(tǒng)要求電流檢測不但要反映電樞電流的大小而且還要反映電流極性，所以選用霍

93、爾電流傳感器，如圖5-4所示：</p><p>　　圖5-4 霍爾電流傳感器</p><p>　　霍爾電流傳感器的結(jié)構(gòu)如上圖所示。用一環(huán)形導(dǎo)磁材料作成磁芯，套在被測電流流過的導(dǎo)線上，將導(dǎo)線中電流感生的磁場聚集起來，在磁芯上開一氣隙，內(nèi)置一個霍爾線性器件，器件通電后，便可由它的霍爾輸出電壓得到導(dǎo)線中流通的電流。</p><p><b>　　6 結(jié)束語<

94、/b></p><p>　　在同學(xué)與老師的幫助下，經(jīng)過好長一段時間的努力，完成了本課程設(shè)計(jì)，在具體設(shè)計(jì)過程中，從設(shè)計(jì)到計(jì)算，到分析再到繪圖，讓我更進(jìn)一步的明白了作為一個設(shè)計(jì)人員要有清晰的頭腦和整體的布局，要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和實(shí)事求是的決心，要有精益求精、追求完美的一種精神。從開始的設(shè)計(jì)方案的擬定的總體設(shè)計(jì)中，清楚的了解了自己接下來要完成的任務(wù)，同時很好的鍛煉了自主學(xué)習(xí)的能力。當(dāng)我們面對很多問題的時候所采取的具體

95、行動也是不同的,這當(dāng)然也會影響我們的結(jié)果.很多時候問題的出現(xiàn)我們所需要的是一種正確的解決問題的心態(tài),而不是看我們過去的能力到底有多強(qiáng),只有態(tài)度的端正和目的的明確,才能把自己身置于具體的問題之中,我們才能更好的解決問題。</p><p><b>　　7 系統(tǒng)總電路圖</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

96、;p>　　[1]李宏. 電力電子設(shè)備用器件與集成電路應(yīng)用指南[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[2]鄭瓊林，耿文學(xué). 電力電子技術(shù)精選[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1996</p><p>　　[3]康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：高等教育出版社，1999</p><p>　　[4]陳伯時. 電力拖動自動控制系統(tǒng)-運(yùn)動控制系

97、統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[5]吳守瀟，減英杰. 電氣傳動的脈寬調(diào)制控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[6]李榮生. 電氣傳動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6</p><p>　　[7]王兆安，劉進(jìn)軍. 電力電子技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.5<