受限单极式直流PWM_M可逆调速系统仿真设计

1、.湖北理工学院计算机仿真技术 考试答卷设计名称 ： 直流 PWM-M可逆调速系统专业：电气工程及其自动化班级：.下载可编辑 .学号：学生姓名 ：湖北理工学院电气学院受限单极式直流PWM-M可逆调速系统仿真1 H 主电路的仿真直流 PWM-M 调速系统的主电路组成如图 1 所示，主电路由 4 个电力场效应晶体管 VT14 和四个续流二极管 VD14 成 H 型连接组成 。当 VT1 和 VT4 导通时，有正向电流 i1 通过电动机 M ，电动机正转 ；当 VT2 和 VT3 导通时 ，有反向电流 i2 通过电动机 M ，电动机反转 。VT14 的驱动信号的调制原理如图 2 所示，在三角波与控制信

2、号 Uct 相交时，分别产生驱动信号 Ub1 、Ub4 和 Ub2 、 Ub3 。图 1直流 PWM-M 系统主电路.下载可编辑 .图 1直流 PWM-M 系统主电路图2 直流PWM 调制图 1 直流 PWM-M 系统主电路的仿真模型如图 3 所示 。图中 H 型变流器调用了多功能桥 （ Universal Bridge ）， 其参数设为两相桥臂 ， AB 在交流输出端，开关器件为 MOSFET（见图 4）。多功能桥模块参数设 ABC 在交流输出端时本来就是用于逆变 ，现在用于直流 PWM 变流时，其驱动电路需另需设计 。设计的双极式驱动控制电路如图 5 所示，图中输入端 In1 接脉宽调制信

3、号 Uct ，输出端 Out1 输出 4 路 MOSFET 的驱动信号 。脉宽调制由两个 PWM 发生器（ PWM Generator ）模块进行 ，其中上方的 PWM 发生器产生 VT1 和 VT2 的驱动信号，下方的 PWM 发生器产生 VT3 和 VT4 的驱动信号 ，为了使 PWM 发生器输出的驱动信号顺序与多功能桥的驱动顺序一致 ，模型中加入一个选择器模块（Selector ），调整了秒冲序列 。因为 MOSFET 有导通和关断时间 ，为了避免上下桥臂的两个管子同时导通和关断，造成桥臂的直通现象，需要有 “死时 ”限制，这里采取的办法是使下方的PWM发生器输入的控制信号为（ Uct+

4、0.001 ）,即将 Uct 略为抬高 ，使下方的 PWM 发生器信号变窄一些 ，这样上下两个管子就不会同时导通和关断 。.下载可编辑 .图 3 直流 PWM-M 系统仿真模型图 4 多功能桥参数对话框.下载可编辑 .图 5 双极式 PWM 驱动信号发生电路在主电路模型中控制信号Uct 通过互开关与 PWM 分支模块连接 ，因此双击互动开关模块就可以选择控制信号Uct 和-Uct, 控制电动机的正转或反转。2 受限单极式直流PWM 可逆调速系统的仿真受限单极式直流 PWM 可逆调速系统的仿真模型如图 6 所示，模型在直流 PWM-M 系统主电路模型的基础上增加了转速调节器 ASR 和电流调节器

5、 ACR， ASR 和 ACR 都采用带输出限幅的 PI 调节器（图 7）。模型参数设置如表 1:.下载可编辑 .图 6 受限单极式直流PWM-M 可逆调速系统模型图 7 转速调节器 ASR 和电流调节器 ACR表 1 直流 PWM 可逆调速系统调节器参数参数放大倍数 kp积分时间常数 ki调节器输出限幅转速反馈系数电流反馈系数转速调节器 ASR电流调节器 ACR23.535.60.520.003100.98Alpha=0.0047Beta=0.83受限单极式控制在正转时VT1 起 PWM 控制，VT4 始终处于到通过状态 ，而 VT2 和 VT3 关断，在反转时 VT2 作 PWM 控制，V

6、T3 始终处于到通过状态 ，而 VT1 和 VT4 关断 。因此在正反转中 ， H 桥的 4 个开关管中只有一个管子 （VT1或 VT2）处于 PWM 开关状态 ，其他三个管子状态不变 （恒通或恒关 ），这样不仅避免了 H 桥上下桥臂开关管的直通可能 ，也减少了管子的损耗 ，所以受限单极式是直流 PWM-M 调速系统的常用方案 。受限单极式直流 PWM-M 可逆调速的仿真模型的控制器 PWM 结构如图 8所示，控制端有两个输入端 ，其中 In1 来自电流调节器 ，另一个输入端 In2 连接.下载可编辑 .转速给定 ，两个比较器 Compare To Zero 用于判断转速给定的方向 ，当转速给

7、定的信号满足比较条件时 ，Compare To Zero 输出为 “1”，该 “1”，信号控制触发器（Enable Symtem1 或 Enable Symtem2 ），使 PW Generator 输出的脉冲可以通过 ，发别出发开关器件 VT1 和 VT2 。 并且在转速给定为正时 ，比较器 Compare To Zero 输出为 “1”,是 VT4 导通，在转速给为负时 ，比较器 Compare To Zero 输出为 “0”，VT4 处于关断状态 ；比较器 Compare To Zero1 的作用与此相同，用于控制 VT3 的通断 。 模型的参数设置如下 ，仿真算法用 ode45 。图 8 受限单极式 PWM 结构图 9 为电动机从正转到反转 （1.7s 时人为把开关从 +10 打到 10）的过程中 H 桥 4 个开关器件的电流波形 ，ivt1 中电流在时间 1.7s 前的正向电流是正转时通过 VT1 的电流， 1.7s 后的电流是反转时通过二极管 VD1 的续流电流 。ivt2中电流在时间 1.7s 前的正向电流是正转时通过 VD2 的电流，1.7s 后的电流是反转时通过二极管 VT2 的续流电流 。ivt4 反应了正转时 VT1 导通有电流流过 ，反转时 VT4 关断没有电流 ，ivt3 反