WM控制直流调速系统毕业设计

PWM控制直流调速系统设计摘要在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程，提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上，本文将做出SG3525单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。关键词：直流调速；双闭环；PWM；SG3525；直流电机DC-drivespeedsystemwithPWMABSTRACTInelectricaltime'stoday,theelectricmotorintheindustryandagricultureproduction,thepeopledailylifeisplayingtheveryvitalrole.Thedirectcurrentmachineisthemostcommononekindofelectricalmachinery,obtainsthewidespreadapplicationinvariousdomains.Theresearchdirectcurrentmachine'scontrolandthemeasuringtechnique,toincreasethecontrolprecisionandthespeedofresponse,thefrugalenergyandsoonhavetheimportantmeaning.Aproblemaboutspeed-modulationofDCmotorisveryimportantinthefieldautomatic.Therequeststotheeffectafterthespeed-modulationoftheDCmotoraredifferentindifferentfields.Then,differentspeed-modulationwaysareusingindifferentfields.ThispaperresearchesDC-drivespeedsystemwithadual-converteranddual-closed-loopbasedPWM,discussinganewcontrolmethodthatcombinesPWMwithDC-drive,designsappliesindirectcurrentmotor'sdoubleclosedloopcurrentvelocitymodulationsystem.DCmotorisusedverygenerallybecauseitsspeed-modulationeffectisverygoodanditsspeed-modulationiseasilytoberealized.PWMtheoryisusedmostgenerallyamongthespeed-modulationways.ThetextwillintroducetheH-PWMwaymostly.WewilltrytodomodulationtotheDCmotorwithSG3525.Theimportanceofthetextisthepartswhicharecomposedthesystem.Anotherimportanceistheprinciplesofworkingabouteveryparts.Keyword:DCspeedregulation；Double-loop；PWM；SG3525；DCmoter；目录摘要·····································································ⅠAbstract··································································Ⅱ前言·····································································1第1章直流调速系统的方案设计············································21.1设计技术指标要求···················································21.2现行方案的讨论与比较···············································21.3选择PWM控制调速系统的理由·······································41.4选择IGBT的H桥型主电路的理由·····································41.5采用转速、电流双闭环的理由·······································5第2章PWM控制直流调速系统主电路设计··································62.1主电路结构设计·····················································6PWM变换器介绍···························································6考泵升电路堤······句······还······沈····昨······轧····水······吹······悠······执······屠······镜···淡13列2.午2眨参数设计希······掩····则······盐······凤······矿·····角······仇·····萝······谷······矮······芦···某··酷1五3款2.2.修1诸IGBT作的参数炕······精······宰······梁······跳··例······蔬······胳······析··国·脑···氧······宇····止··晨1兴3市缓冲电路参数吼·土······智··昆······冬······吃······术······怕······匙······眯·····豆······率····现14准泵升鱼电路参数致····废······谊······剪······疲······误······歇······傍······纱····愧······禾····未1碧4狠第掩3傍章妖PWM日控制直流调速竿系统控制电路鸟设计喜····腾······堵··昆··居······责······鉴·····谋··料1徐5和3.1此PWM卵信号发生器辰······戒······骄······导···贴······取······背······巷······释······删·镜···啊····肃1惭5揉3尾.1晃.购1纲SG3525袖芯片估的主要特点加·····虎······婶·虑······柱···冷······凝······太······纪·····旗·肯15罪SG3525征引脚各端子功产能初······嘴······齿······文······爸···社·困···灌··绍······搭·····脊·槽16数3.1庸.树3却SG3525录的工作原理吴······本······勇······条······初····钓······粉······雨····熄··丧··傻·救18五3居.慰2彼转速、电流双盗闭环朵设计砌·舰·训····芬······柴······毫······蝴······熔······歌···深······反·零·浇·庸18狮3烛.2.给1帅转速借、烈电流双闭环系乒统的组成暗······万······膜······蛾······秒···枣······桥·····朽·墨1读8牛3秀.2.2币转速、电流双胆闭环调滥速瓜系统的静烟特性汤······轨······勿···造······凝···炊··薯·····樱···湾19祝3选.2.3高电流调节器项设计墓······醉······乞······长······告······晨······判······炎····葬···杆··累22棉谢速度丢调节器设计挣······且······斩······接······息······茫······刃······袄····报···阀··誉24造第宿4厅章店裹系统实验验证梯·西·····芽······围······棉······嫂······静······怒······溜······湖······促2历6既4慨.1拉系统结框图驾······祖······叫······核······否······修······忘······迫······安·····汁····桶2律6宽4芳.施2抵怕系统工作原理灌······状······式·····袭·株······目······恰······支······胡······糖······利·泽26桂4.3肥颗系统单元调试昆······张······腊······燕······案······枝······贡·····消·轿····粗·柳······嫩·点·柴27模只基本调试判······务······丙······炉······加······承······丙······脚······捐······宗··能·灶27路脉宽发生单元菊的整定否······披······容······弱······仪······煌······摊······温····鼠·鹊2示7龄转速反馈调节叨器、电流反馈策调节器的整定絮······毛······焰······乘······畅··琴··郊·骑·永28选4牲.末4阀实验结果定······熟······嫌······渗·呜······遮······院······闻······柜······奋······度····剂28折4遣.4.1帐开环机械特性陷测试渠······纯······巾······虏······青····异······日·杯······禾······亡··积28红朴闭环机械特性政测试妨······期······划······松······婆······径······树······僻······蜓·介29抬结束语鹰······欢······她······溉······寇······欲······渴······降······画······动······究····旱·激··喇30功参考文殊献友······玩······歇······系······淘······民····圆······绕······借······裳······勒··睛···籍·但·剩3址1摩致谢算······乞······谋······庄······何······亚······仓······拖······贪······草·····摔······姥·茧·扒·五·盈3民2饼PW兵M括控制直流调速凶系统设计前言拌在现代科学技墙术革命过程中弦，电气自动化尾在拔2袄0款世纪的后四十肺年曾进行了两宴次重大的技术掩更新。一次是桌元器件的更新稍，即以大功率岁半导体器件晶缴闸管取代传统斩的变流机组，鞋以线形组件运谷算放大器取代覆电磁放大器件端。后一次技术垄更新主要是把织现代控制理论栽和计算机技术晃用于电气工程妖，控制器由模该拟式进入了数叫字式。在前一晚次技术更新中典，电气系统的吊动态设计仍采陆用经典控制理玻论的方法。而白后一次技术更百新是设计思想助和理论概念上盘的一个飞跃和波质变，电气系黎统的结构和性回能亦随之改观毙。在整个电气乞自动化系统中据，电力拖动及排调速系统是其购中的核心部分跪。叔现代的电力拖必动控制系统都齿是由惯性很小局的晶闸管、电册力晶体管或其顶他电力电子器遍件以及集成电拍路调节器等组馒成的。经过合芽理的简化处理吉，整个系统一堂般都可以用低娇阶近似。而以格运算放大器为披核心的有源校悠正网络（调节唇器），和衣由亡子R玉、骆C夏等元件构成的赌无源校正网络紫相根比隙,怖又可以实现更衬为精确的比例梨、微分、积分省控制规刷律夺,赖于是就有可能泄将各种各样的股控制系统简化醒和近似成少数敞典型的低阶系部统结构。如果剪事先对这些典伞型系统作比较绝深入的研娘究缓,坟把它们的开环诵对数频率特性吴当作预期的特菜性键,动弄清楚它们的堤参数和系统性伤能指标的关轿系维,部写成简单的公敢式或制成简明段的图拘表瓜,粗则在设计实际幻系统及时辞,罢只要能把它校平正或简化成典刺型系统的形吩式景,饮就可以利用现违成的公式和图愧表来进行参数昂计事算铁,敬这啦样拢,另就建立了工程场设计方法的可签能性。滤目前，随着大粒功率电力电子墓器件的迅速发己展，交流变频洋调速技术已日拜臻成熟并日渐谢成为实际应用狐的主流，但这灿并不意味着传技统的直流调速哈技术已经完全茶退出了实际应矩用的舞台。相缸反，近几年交姜流变频调速在捏控制精度的提句高上遇到了瓶棍颈，于是直流呆调速的优势就际显现了出来。绍直流调速仍然纳是目前最可靠舒，精度最高的办调速方法。譬告如在对控制精羽度有较高要求厘的造纸，转台象，轮机定位等先系统中仍离不俭开直流调速装奴置，因此加强估对直流调速系衫统的研究还是弹很有必要的。涨鉴于直流调速屡系统在国民经览济和工农业生常产以及国防事斗业中的重要作菌用，有必要对创直流调速系统拿作进一步的研葱究和开发。焦第额1匙章直流调速系趟统的方案设计高1.轿1掘设计技术指标禽要求仓1句.鸟直流电动机：农型号览：炮DJ15免功率挖：零485W抽电枢电压漠：贿220V返电枢电流：全1.2A址额定转数粱：联1600rp糊m申2戏.歼调速范围祥：嘴1简：琴1200携3敲.愁起动时超调量迎：毅电流超调量系:晃；钩转速超调量沸:堆1.经2味现行方案的讨忽论与比较要直流电动机的届调速方法有三晌种：柱具杜粗（丈1作）调节电枢供脂电电压评U惨。括改变电枢丑电压主要是从纤额定电压往下术降低电枢电压畜，从电动机额霞定转速向下变祸速发，歌属恒转矩调速扣方法。对于要会求在一定范围斗内无级平滑调扇速的系统来说告，这种方法最失好。沫变化遇到的时数间常数较小，舍能快速响应，殖但是需要大容钱量可调直流电历源。车（毫2蛙）改变电动机咐主磁通戒。改变磁通可救以实现无级平摄滑调速，但只扫能减弱磁通进铺行调速（简称话弱磁调速），比从电机额定转撞速向上调速，归属恒功率调速黎方法。鄙变化时间遇到啄的时间常数同重变化遇到的相屠比要大得多，杨响应速度较慢哥，但所需电源修容量小。镇论坊（黎3祥）改变电枢回丹路电阻由R赖。鹅在电动机电枢理回路外串电阻宵进行调速的方旱法，设备简单普，操作方便。炒但是只能进行裹有级调速，调摧速平滑性差，班机械特性较软刻；空载时几乎均没什么调速作枣用；还会在调租速电阻上消耗跳大量电能。奉周义改变电阻调速苗缺点很多，目妙前很少采用，创仅在有些起重妥机、卷扬机及眯电车等调速性孔能要求不高或某低速运转时间絮不长的传动系蓝统中采用。弱驻磁调速范围不宰大，往往是和患调压调速配合舞使用，在额定铃转速以上作小榜范围的升速。设对于要求在一竟定范围内无级捧平滑调速的系减统来说，以调建节电枢供电电稼压的方式为最泳好。佛因此，自动控仍制的直流调速默系统往往以调阴压调速为主傲速。眨改变电枢电压妥调速是直流调举速系统采用的搅主要方法，调料节电枢供电电糟压需要有专门宾的可控直流电渔源，常用的可南控直流电源有寿以下三种：溜（蒜1扇）旋转变流机腾组。用交流电吉动机和直流发延电机组成机组纹，以获得可调床的直流电压。速（陪2顿）静止可控整沈流器。用静止班的可控整流器圈，如汞弧整流册器和晶闸管整勺流装置，产生躲可调的直流电译压。感（解3怪）直流斩波器野或脉宽调制变棉换器。用恒定忌直流电源或不眠可控整流电源佩供电，利用直挤流斩波或脉宽激调制的方法产点生可调的直流膜平均电压。劫由于类旋转变流机组揪缺点太多，格采用汞弧整流年器和闸流管这布样的静止变流红装置来代替旋泪转变流机组，更形成所谓的离抵子拖动系统。辽离子拖动系统配克服旋转变流妥机组的许多缺纺点，而且缩短迎了响应时间，莲但是由于汞弧浇整流器造价较摧高，体积仍然碎很大志，维护麻烦，物尤其是水银如娇果泄漏，将会置污染环境，严匙重危害身体健瓜康岛。届目前，采用晶烛闸管整流供电冰的直流电动机绪调速系统（即良晶闸管－电动百机调速系统，往简称佛V-M成系统，又称静集止珍Ward-L损eonard枝系统）已经成跃为直流调速系拴统的主要形式纸。但是，晶闸险管整流器也有辱它的缺点，主查要表现在以下遵方面：艳城谊（杨1肢）晶闸管一般师是单向导电元绞件，晶闸管整粪流器的电流是榨不允许反向的凯，这给电动机卖实现可逆运行巡造成困难。必休须实现四象限钥可逆运行时，棋只好采用开关兼切换或正、反悠两组全控型整硬流电路，构成摘V-M载可逆调速系统贺，后者所用变渣流设备要增多宿一倍。撕筛遭（文2姓）晶闸管元件文对于过电压、灶过电流以及过酸高的坑du/dt璃和吧di/dt绵十分敏感，其红中初任意粮指标超过允许诱值都可能在很纪短时间内元件常损坏，因此必旗须有可靠的保匆护装置和符合腥要求的散热条骑件，而且在选员择元件时还应怎保留足够的余朋量，以保证晶夸闸管装置的可便靠运行。致削程（钓3扮）晶闸管的控拌制原理决定了阅只能滞后触发熟，因此，晶闸朴管可控制整流瘦器对交流电源轰来说相当于一近个感性负载，替吸取滞后的无亡功电流，因此针功率因素低，汁特别是在深调标速状态，即系烧统在较低速运跨行时，晶闸管榨的导通角很小尘，使得系统的玩功率因素很低估，并产生较大盘的高次谐波电精流，引起电网揉电压波形畸变伍，殃及附近的府用电设备。如璃果采用晶闸管翠整流装置的调瑞速系统在电网刻中所占容量比菠重较大，将造堡成所谓词的杂“抱电力公凯害滥”脊。为此，应采扛取相应的无功挂补偿、滤波和进高次谐波的抑销制措施。貌病蛇（我4沙）晶闸管整流剥装置的输出电讲压是脉动的，卧而且脉波数总厨是有限的。如善果主电路电感纺不是非常大，廉则输出电流总旁存在连续和断而续两种情况，猛因而机械特性纠也有连续和断躺续两段，连续替段特性比较硬炒，基本上还是松直线；断续段望特性则很软，岛而且呈现出显滩著的非线性。暗由于以上种种快原因，所以选也择了王脉宽调制变换尺器拿进行编改变电枢电压驾的直流草调速消系统。裕1.3抗骡选择籍PWM崇控制系统的理祸由帝脉宽调制器辟UPW双采用美国硅通毒用公司（搁Silico第n抬Genera贤l瘦）的第二代产脉品扣SG3525到，这是一种性挣能优良，功能插全、通用性强叛的单片集成薯PWM井控制器。由于雅它简单、可靠耀及使用方便灵装活，大大简化突了脉宽调制器鹊的设计及调试仇，故获得广泛弦使用。租PW易M笼系统在很多方凝面具有较大的评优越性钉：护1央）我

PW而M化调速系统主电般路线路简单，毫需用的功率器娘件少罗。肿2招）曲横开关频率高，货电流容易连续出，谐波少，电冶机损耗及发热筛都较小所。画3煤）员谊低速性能好，袍稳速精度高，鹰调速范围广，甩可达栗到额1钟：愤1000慌0猛左右灌。解4窗）京联如果可以与快争速响应的电动尊机配合，则系爪统频带宽，动缘态响应快，动枣态抗扰能力强饼。代5筐）渐排功率开关器件责工作在开关状固态，导通损耗割小，当开关频寇率适当时，开你关损耗也不大州，因而装置效摔率较高丛。学债蒙艰膝另星布宇荡阶本童佛康樱瓦灭素岗鞭诸汪类届队娱拴绘艺怀貌世您宁朽脚戒殿牺6闪）范刘直流电源采用佩不可控整流时枪，电网功率因舟数比相控整流剪器高糠。幅刻葬孩加懒筒疤渐样疾输梳壶泄垂阔染医捕针洲到稍爹球杨铺并友出以膊秆乡毅饰纠厘努沟固诸变频调速很快轧为广大电动机飞用户所接受，浇成为了一种最沈受欢迎的调速析方法，在一些达中小容量的动岩态高性能系统沫中更是已经完某全取代了其他花调速方式。由谈此可见，变频典调速是非常值释得自动化工作图者去研究的。兆在变频调速方冤式中换，沟PW市M置调速方式尤为泊大家所重视，宾这是我们选取浸它作为研究对闹象的重要原因擦。摔1.4穿选择猎IGBT村的戴H砍桥型主电路辰的理由枯IGB慕T羽的哲优点：脱IGB兔T虏的模开关速度高，陕开关损耗小。飞在相同电压和读电流定额的情廉况下，卫IGBT诸的安全工作区狮比指G役T详R曲大，而且具有惯耐脉冲电流冲根击的能力。误IGBT厕的通态压降逮比华VDMOSF冒E厕T陵低，特别是在深电流较大的区腿域。稳IGBT限的输入阻抗高梅，其输入特性能与电挥力真MOSFE着T箭类似。岸与电纠力欣MOSFE孕T泛和注GT凳R坚相比，挽IGBT骄的耐压和通流护能力还可以进瞧一步提高，同绩时可保持开关垂频率高的特点肥。句在众污多谅PW切M群变换器实现方迷法中，又胳以粘H只型惊PW础M嘴变换器更为多泰见。这种电路广具备电流连续般、电动机四象决限运行、无摩凶擦死区、低速虑平稳性好等优窑点。醋本次设计以辽H呈型柄PWM掀直流控制器为纤主要研究对象详。背1.5谋浇采用转速电流半双闭环的理由钩同开环控制系疲统相比，闭环牙控制具有一系津列优点。在反奥馈控制系统中劈，不管出于什桑么原因（外部耕扰动或系统内精部变化），只化要被控制量偏慢离规定值，就仰会产生相应的透控制作用去消珍除偏差。因此策，它具有抑制米干扰的能力，歼对元件特性变镰化不敏感，并里能改善系统的伤响应特性。迫由于闭环系统属的这些优点因兆此选用闭环系严统。收单闭环速度反敲馈调速系统，歉采用绝PI妹控制器时，可活以保证系统稳吧态速度误差为颂零。但是如果乎对系统的动态清性能要求较高摘，如果要求快设速起制动，突僚加负载动态速滥降小等，单闭狱环系统就难以晒满足要求。这猫主要是因为在炕单闭环系统中准不能完全按照棋要求来控制动丸态过程的电流储或转矩。另外机，单闭环调速蠢系统的动态抗该干扰性较差，亿当电网电压波吓动时，必须待肝转速发生变化之后，调节作用肌才能产生，因奖此动态误差较滋大。阴在要求较高的示调速系统中，墓一般有两个基档本要求：一是租能够快速启动习制动；二是能朋够快速克服负业载、电网等干斯扰。通过分析锹发现，如果要补求快速起动，银必须使直流电压动机在起动过五程中输出最大投的恒定允许电步磁转矩删，即最大的恒魄定允许电枢电丢流，当电枢电友流保持最大允扣许值时，电动少机笑以已恒加速度升速铸至给定转速，升然后电枢电流慰立即降至负载磨电流值。厉如果要求快速拳克服电网的干宪扰，必须对电昌枢电流进行调剃节。蒙以上两点都涉穿及电枢电流的倦控制，所以自悟然考虑到将电隐枢电流也作为令被控量，组成孟转速、电流双哈闭环调速系统倍。册第紧2餐章蛇PWM诊控制直庄流调速系统主老电路设计符2拆.1先主电路钱结构设计础2瓣.1.1睡倘劝P傍WM打变换器殿介绍宁脉宽调速系统巧的主要电路采爹用脉宽调制式幼变换器，简称唇PWM犹变换器。哪PWM眠变换器有不可桐逆和可逆两类弯，可逆变换器温又有双极式、猎单极式和受限说单极式等多种皇电路。滋下面分别对各孩种形式的伍PWM坊变换器姐做一下简单的樱介绍和分析。销不可逆蹦PWM慧变换器分为无芬制动作用和有暑制动作用两种录。图纠2-1盖（效a握）所示为无制物动作用的简单丹不可逆盼PWM愚变换器主电路淡原理图，其开习关器件采用全滨控型的电力电终子器件。电源逐电压车一般由交流电宰网经不可控整傻流电路提供。趴电容岭C袜的作用是滤波怒，二极管良VD斩在电力晶体管洲VT驾关断时为电动万机电枢回路提蜻供释放电储能雄的续流回路。掌图居2-1历简单的不可逆喉PWM腥变换器电路富（触a捕）原理颗图脆明钓矮趟（突b买）电压和电流射波型户电力晶体管斜VT卖的基极由频率宵为盐f捉，其脉冲宽度它可调的脉冲电御压失驱动。在一个舟开关周将期省T侄内，当0《=捡时，源为正，锐VT雨饱和导通，电堆源电压通过辨VT落加到电动机电牌枢两端；当眉时，捎为负，写VT楼截止，电枢失述去电源，经二堂极管获VD尊续流。电动机择电枢两端的平或均电压为吗祝暖式中撑，垫——关PWM恳电压的占空比醒，又称负载电然压系数。才的变化范围安在畏0书～每1秤之间，改变，民即可以实现对强电动机转速的恼调节。暴图剃2-1退（奥b凡）绘出了稳态宜时电动机电枢工的脉冲端电压合、平均电压迷和电枢电流茂的波型。由图穿可见，电流是郊脉动的，其平议均值等于负载勺电流耗（芦—搁—电负载转矩，炭—该—型直流电动机在维额定磁通下的鄙转矩电流比）杠。践雅材由于姥VT盖在一个周期内饿具有开关两种访状态，电路电锤压平衡方程式冬也分为两阶段著，即通在贩期间衔在晃期间驶赛掀式中，毕R显，纳L武—角—竿电动机电枢回缎路的总电阻和款总电感；欢E提—过—星电动机的反电勺动势。步旨PWM恋调速系统的开卡关频率都较高俘，至少侍是诱1迫～择4kH忧z隔，因此电流的声脉动幅值不会凭很大，再影响舞到转速适n回和反电动势惭E搅的波动就更小劣，在分析时可靠以忽略不计，扫视羽违n谊和耍E客为恒值。疯这种简单不可造逆腿PWM昼电路中电动机毁的电枢电流恢不能反向，因提此系统没有制日动作用，只能光做单向限运行液，这种电路又载称狂为吐“面受限宅式融”码不可逆庸PWM牙电路。这种辩PWM壮调速系统，空较载或轻载下可衫能出现电流断枯续现象，系统振的静、动态性刘能均差。毒删箩图严2-剩2屑（蛛a睛）所示为具有钟制动作用的不炕可逆殊PWM珠变换电路，该卡电路设置了两促个电力晶体管含VT1果和溪VT2赛，形成两者交钻替开关的电路械，提供了反向忙电流的集通路。这种电浓路组成的嘉PWM闪调速系统可在艰第阅I肢、神II万两个象限中运门行。炭边VT1篇和水VT2水的基极驱动信胁号电压大小相斤等，极性相反培，即冲。当电动机工摩作在电动状态范时，在一个周序期内平均电流脖就为正值，电键流挣分为两段变化伪。荒在醉期间，毒为正溉，贞VT谣1下饱和导通；浮为负，寻VT2王截止。此时，陆电源电压家加到电动机电加枢两端，电流绍沿图中的回路舟１流通。在挖期间，摊和效改变极性，茂VT1携截止，原方向丧的电流杂沿回路茅2吉经二极管断VD2世续流，在谈VD2投两端产生的压泰降给扬VT2浙施加反压，使陆VT2究不可能导通。宗因此，电动机遵工作在电动状消态时，一般情馆况下实际上是丑电力晶体管室VT1笛和续流二极管州VD2捧交替导通，而固VT2绑则始终不导通必，其电压、电席流波型如图挨2-表2容（恶b齐）所示，与图铅2-狭1曾没有仆VT2诞的情况完全一罢样。会韵掉如果电动机在绒电动运行中要守降低转速，可茄将控制电压减险小，使莫的正脉冲变窄泼，负脉冲变宽补，从而使电动菌机电枢两端的惧平均电压羡降低。但是由太于惯性，电动冈机的转速男n窝和反电动势掠E所来不及立刻变础化，因而出现演的情况。这时沈电力晶体管衰VT2寇能在电动机制芬动中起作用。泡在煌期间，绣VT2克在正的移和反电动哥势它E敏的作用下饱和骂导通，婚由瓜E雁－贺产生的反向电龄流队沿回路蔬3俩通过底VT2肝流通，产生能抬耗制动，一部冠分能量消耗在本回路电阻上，虾一部分转化为摊磁场能存储在愉回路电感中，块直到衫t吊=夸T兄为止。在箩（也就是繁）期间，因省变负边，巴VT饰2泉截止，东只能沿回路锐4泰经二极管习VD1灾续流，对电源滥回馈制动，同剑时在腿VD1叫上产生的压降末使兰VT1逆承受反压而不脚能导通。在整天个制动状态中址，臭VT2坊和雨VD1皆轮流导通，忧VT1刘始终截止，此妖时电动机处于施发电状态，电则压和电流波型地图亿2-径2身（藏c盟）。反向电流俯的制动作用使醒电动机转速下索降，直到新的能稳态。挡图子2-火2墨具有制动作用弄的不可逆恼PWM途变换电路谈这种电路构成爷的调速系统还像存在一种特殊墙情况，即在电贫动机的轻载电嗓动状态中，负陵载电流很小，斥在陵VT1森关断后（即你期间）沿回路洁2偷径零VD2奇的续流电流钻很快衰减到零丽，如在图袖2-鼻2搁（售d解）中的南期间的掉时刻。这时狭VD2阶两端的压降也俩降为零，而此阀时由于升为正，使拿VT2肌得以导通，反啦电动势灵E更经习VT2收沿回路烫3掘流过反向电流觉，产生局部时瞎间的能耗制动丸作用。到了期期间，艺VT2熟关断，俭又沿回路抱4描经肾VD1遭续流，到注时兔衰减到零，喉VT1榴在浇作用下因不存肠在而反压而导基通，电枢电流垂再次改变方向冠为虑沿回路１经稳VT1湿流通。在一个掏开关周期内，雷VT1票、梁VD1骑、携VT2刻、抗VD1佣四个电力电子已开关器件轮流爹导通，其电流鸦波形示图裙2-阿2翼（获d番）。劫讨老综上所述，具抬有制动作用的弄不可逆嫁PWM拘变换器构成的酸调速系统，电轻动机电枢回路年中的电流始终浆是连续的；而连且，由于电流柱可以反向，系陵统可以实现二环象限运行，有巾较好的静、动景态性能。现堪圆由具有制动作厨用的不可逆欲PWM线变换器构成的赌直流调速系统捷，电动机有两圾种运行状态，责在电动状态下梨，依靠电力晶售体管爸VT1教的开和关两种群状态，在发电膜制动状态下则装依靠攻VT2摧的开和关两种膏状态。两种工胳作状态下电路露电压平衡方程皱式都分为两个忌阶段，情况同活简单的不可逆贴的判PWM羽变换器电路相粱同，即在肤期间为式苗，在画期间为式池，只不过两种声状态下电流的辫方向相反，即粮在制动状态时胞为烤。周可逆拾PWM博变换器主电路奖的结构形式有刚T塌型和勿H草型两种，其基跨本电路如图犬2-3步所示，图中忆（有a狡）为集T筋型哈PWM蒜变换器电路，享（季b替）为脑H扶型杏PWM贝变换器电路。志图灶2-3喷可晃逆筛PW倒M瑞变换器电播路题举（免a垫）符T医型夕槽辰哄（冈b做）举H教型恭T森型电路由两个呼可控电力电子没器件和与两个抓续流二极管组老成，所用元件勉少，线路简单打，构成系统时扮便于引出反馈雪，适用于作为丹电压低佩于冲50稼V闷的电动机的可置控电压源；但晚是百T泽型电路需要正麻负对称的双极里性直流电源，挠电路中的电力条电子器件要求租承受两倍的电风源电压，在相论同的直流电源蒙电压下，其输烂出电压的幅值夕为歌H不型电路的一半自。舱H衣型电路是实际礼上广泛应用的要可逆孟PWM惑变换器电路，典它由四个可控驾电力电子器件观（以下以电力改晶体管为例）应和四个续流二灵极管组成的桥役式电路，这种展电路只需要单并极性电源，所扇需电力电子器锹件的耐压相对招较低，但是构姥成调速系统的膏电动机电枢两宾端浮地。恋芬H接型变换器电路呈在控制方式上棚分为双极式、石单极式和受限挽单极式三种。孩圈垂（修1灌）双极式可逆规PWM今变换器呼：般弄纪双极式可逆但PWM未变换器的主电右路如图图2-3是（共b弯）所示。四个底电力晶体管分巩为两组，超VT1泼和旱VT4往为一组，怜VT2五和咽VT3恳为一组。同一举组中两个电力毫晶体管的基极祥驱动电压波形脏相同，即介，刷VT1鬼和捞VT4搂同时导通和关泄断；筒，宰VT2暑和橡VT3东同时导通和关自断。而且悬，潜和蝴，贞相位相反，在阿一个开关周期超内衫VT1碧，怪VT4幼和灌VT2六，疗VT3迈两组晶体管交塞替地导通和关筑断，变换器输凝出电压富在一个周期内纷有正负极性变辅化，这是双极佳式嘉PWM花变换器的特征夫，也址是谈“歼双极语性屈”程名称的由来。盯越面由于电压疤极性的变化，庭使得电枢回路拢电流的变化存愉在两种情况，柿其电压、电流狮波形如图魂2-4终所示牛。链图京2-4责双极式脊PWM群变换器电压和顺电流波亿形公也（竖a尺）电动机负载寒较重时木（浮b倍）电动机负载蹦较轻时恒如果电动机的误负载较重，平斤均负载电流较抽大，在浴时，驶和脉为正，玻VT1搬和香VT4牙饱和导通；而逐和协为负，浴VT2扫和绸VT3弯截止。这时，够加在电枢感AB救两端，僚，电枢电流沿翼回路１流通（振见图钱2-4国（藏b胳）），电动机勒处于电动状态悲。在愿时，急和衔为负，监VT1消和誉VT4煮截止；雁和置为正，在电枢厕电感释放储能捎的作用下，电棉枢电流经二极崖管诱VD2烘和膝VD3阻续流，在内VD2奏和备VD3织上的正向压降倚使锻VT2祥和余VT3却的城c-拔e湖极承受反压而阶不能导通，嚷，电枢电流土沿回路穷2同流通，电动机券仍处于电动状毕态。有关参量瓣波形图示于图煤2-4全（丘a亭）。那压消如果电动机负浇载较轻，平均僻电流小，在续则流阶段电流很练快衰减到零，催即当封时，姨。于是在懒时，留VT2懒和漫VT3拖的海c-做e科极两端失去反惩压，并在负的覆电源电压（泛）和电动机反避电动久势爆E兰的共同作用下婆导通，电枢电想流膨反向，沿回路洽3单流通，电动机墓处于反接制动女状态。在扒（侄）时，和和滴变负，壶VT2乳和续VT3反截止，因电枢驶电感的作用，圆电流经答VD1戒和鹰VD4穴续流，使升VT1乞和往VT4娘的剂c-逮e米极承受反压，乔虽然腰和耗为正，世VT1芦和蔑VT4斜也不能导通，异电流沿回路想4选流通，电动机别工作在制动状绸态。当赠时，望VT1丰和撑VT4袭才导通，电流披又沿回路召1员流通。有关参寸量的波形示于吊图冰2-4祝（旦b把）。啊这样看来，双牧极式可逆写PWM穷变换器与具有洋制动作用的不乐可逆能PWM逆变换器的电流领波形差不多，转主要区别在于仅电压波形；前今者，无论负载垂是轻还是重，艇加在电动机电袖枢两端的电压瓜都在告和屈之间变换；后脂者的电压只在溜和裹0汉之间变换。这而里并未反映听出拔“贞可细逆队”菜的作用。实现床电动机制可逆挪运行，由正、驶负驱动电压的屑脉冲宽窄而定院。当正脉冲较洞宽时，剂，电枢两端的思平均电压为正都，在电动运行员时电动机正转迈；当正脉冲较胸窄时，由，平均电压为价负，电动机反坡转。如果正、节负脉冲宽度相帜等，版，平均电压为刑零，电动机停救止运转。因为权双极式可逆寨PWM端变换器电动机吩电枢两端的平港均电压为始夺款若仍以核来定义碰PWM棚电压的占空比豆，则双极式陈PWM乘变换器的电压催占空比为通。加改变注即可调速，粗的变化范围为赛。岩为正值，电动壳机正转；访为负值，电动易机反转；置，电动机停止毫运转。在固时，电动机虽步然不动，但电源枢两端的瞬时渡电压和流过电并枢的瞬时电流管都不为零，而祥是交变的。这帜个交变电流的改平均值为零，血不产生平均转老矩，徒然增加袄了电动机的损甲耗，当然是不穷利的。但是这眨个交变电流使婶电动机产生高雀频微振，可以超消除电动机正钳、反向切换时飞的静摩擦死区咏，起着所赵谓券“却动力润群滑诱”灵的作用，有利逼于快速切换。办练头（户2喷）单极式可逆摘PWM假变换器铃：阁沃恋单极式可逆忽PWM针变换器和双极扇式变换器在电勾路构成上完全没一样，不同之溪处在于驱动信女号不一样。图踩2-3毛（领b录）中，左边两海个电力电子器译件的驱动信号怜，具有和双极陷式一样的正、阅负交替的脉冲旦波形，使缎VT1录和扣VT2集交替导通；右抹边两个器件裳VT3太、尚VT4荡的驱动信号则天按电动机的转统向施加不同的水控制信号：电茂动机正转时，收使衣恒为负，具恒为正，未VT3丰截止菜VT4丈常通；电动机帝反转时，则使听恒为正，兼恒为负，五VT3凯常通笋VT4啄截止。这种驱四动信号的变化棍显然会使不同怠阶段各电力电归子器件的开关昂情况和电流流鞋通的回路与双乌极式变换器相锁比有不同。当晨电动机负载较站重时电流方向戚连续不变；负泼载较轻时，电撒流在一个开关谈周期内也会变损向。趋由于本次设计尖要求电机能实艺现启动、制动钱、正反转，并杯且能进行无极贫调速等。又根伙据院双极式包H胁型航可逆州PWM铲变换器减具有肢的优点押：电流一定连馋续，可以使电狱动机实现四象猜限动行；电动年机停止时的微心振交变电流可讽以消除静摩擦舒死区；低速时父由于每个电力杠电子器件的驱基动脉病冲仍较宽而有持利于折可靠导窄通；低速平稳骨性好，可达到储很宽的调速范件围路。馆但脖双极式像H虚型辫可逆处PWM贺变换器降也有继缺点乡，般在工作过程中贤，四个电力电帐子器件都处于饮开关状态，容讯易发生上、下肢两只电力电子艰器件直通的事染故，降低了设菜备的可靠性。腿为了避免这种座情况，假我们蹄设置逻辑延时崖环格节撞DL侨D谅，保证在对一迁个元件发出关壳断信号后，延于迟足够时间再灰发出对另一个厌元件的开通信区号。由于电力润电子的器件的烈导通时也存在滴开通时间，因程此延迟时间通断常大于元件的为关断时间即可泉以了。凤所以，本次设塑计我们选择惨双极式挂H殖型愁可逆趣PWM行变换器般。主电路如图氏2-获5睁所示。岭图牺2-5再H隶桥主电路除2舍.1.2驰泵升电路思当脉宽调速系贸统的电动机转煮速由高变低时贡（减速或者停臭车），储存在羞电动机和负载恒转动部分的动喘能将变成电能膜，并通过些PWM时变换器回馈给析直流电源。当拖直流电源功率椅二极管整流器盗供电时，不能播将这部分能量初回馈给电网，秀只能对整流器额输出端的滤波猎电容器充电而恩使电源电压升傲高，称钟作报“政泵升电身压嘉”竞。过高的泵升纸电压会损坏元瘦器件，因此必翼须采取预防措邮施，防止过高腊的泵升电压出稠现。可以采用靠由分流电阻冻R加和开关元件（猫电力电子器件扁）燃VT狠组成的泵升电落压限制电路，联如图径2-6炭所示。织图销2-6石泵升电压限制碌电路伙当滤波电容浸器章C板两端的电压超镜过规定的泵升南电压允许数值却时，竞VT役导通，将回馈汉能量的一部分狮消耗在分流电丈阻疲R丈上。这种办法钟简单实用，但耕能量有损失，冰且会使分流电宪阻全R经发热，因此对沈于功率较大的丸系统，为了提椒高效率，可以冲在分流电路稼中接入逆变，痰把一部分能量但回馈到电网中民去。但这样系纠统就比较复杂社了得，我们就不选灵择这种方式了阶。钟2.门2烘参数设计犯IGBT猴管的参数细IGBT少（丈Insula瑞tedGa挑teBip纱olorT恋ransis非to毁r午）次叫做绝缘栅极井双极晶体管。住这种器件具咐有萝MO总S疫门极的高速开松关性能和双极面动作的高耐压缓、大电流容量芒的两种特点。政其开关速度可舱达酷1m销S舅，额定电流密昨度匹100A倚/cm裂2设，晴电压驱动，自喂身损耗小。其根符号和波形图阻如图忌2-6薪所示。罢设计中选植的茎IGB皱T逮管的型号般是潮IRGPC5柿0U戴,把它的参数如下红：幕管子类型群：牙NMOS帜场效应世管乔极限电秘压落V抱m撒：积600挺V兄极限电指流输I棉m脆：并27码A宫耗散功刘率丧P猜：相200底W赴额定行电压底U谷：塞220V引额定个电流夏I聚：影1.2A宾图织2-7驼IGBT贴信号及波形图赚2狼.2.2极压缓冲电路参数刚如总图嫩2-3(b)勺所示，倡H木桥世电路中采用了旨缓冲电路，土由电阻和电容啦组成。掀IGBT己的缓冲电路功粱能纽侧重于开关过阁程中过电压的兆吸收与抑制，齿这是由于宅IGBT挡的工作频率可脱以高达诱30祝-戏50kH研z赞；因此很小的熔电路电感就可券能引起颇大的奉，从而产生过爬电压，危及纸IGBT弦的安全。么逆变器中珍IGBT君开通时出现尖起峰电流，其原各因是由于在刚窑导通的脂IGBT块负载电流上叠满加了桥臂中互绝补管上反并联以的续流二极管机的反向恢复电踢流，所以在此悼二极管恢复阻衬断前，刚导通桥的淘IGBT钟上形成逆变桥隶臂的瞬时贯穿绞短路，使塔出现尖峰，为霸此需要串入抑垮流电感，即串缘联缓冲电路，得或放堂大梢IGB疼T谣的容量。负缓冲电路参数仅：经实验得出吼缓冲电路电枣阻穗R=10K才；电容孩。泛2赵.2.3烘泵升奔电路参数兵如图酒2-6桃所示，泵升电亩路由一个电容日量大的电解电枯容、一个电阻游和一个蚀V档T谎组成。该泵升电路中醉电解电容府选取都C=2000钉；慰电到压扬U=450V务；登V标T鸽选取壤IRGPC5夜0娱U亲型号摩的抹IGB货T里管驰；纯电阻偶选取取R=详20剂。遣第明3痒章校PWM起控制直流调速求系统控制电路家设计徒3悄.桐1竹PWM韵信号发生器微PWM趋信号发生器以辣集成可调脉宽隙调制器尖SG3525沈为核心构成，张他把产生的栏电压信号亦送给江H三桥中的四个出IGBT庭。通过改变电忙力晶体管基极叶控制电压的占趋空比，而达到贵调速的目的。苹其控制电路如额图疑3-1愧所示骡.毫图锁3-1个PWM祝控制电路窗3泉.11景SG3525伙芯片杏的主要特点师SG3525村为美国鄙Silico胳nGene册ral赚公司生产的专三用询PWM没控制集成电路传，把如图跌3-2此所示。贼图捡3漠-娇2盲SG3525赶芯片的内部结巩构继它采用恒频脉茅宽调制控制方豆案，其内部包催含有精密基准沫源、锯齿波振涨荡器、误差放数大器、比较器阻、分频器和保惧护电路等。调抛节没U矮r朵的大小，在开A僵、欢B薪两端可输出两绣个幅度相等、探频率相等、相间位相互错啊开呆18眠0仿度、占空比可裳调的矩形波（宏即忆PWM蒜信号）。它适欲用于各开关电商源、斩波器的丸控制。炼输出级采用推基挽输出，双通沃道输出，占空孔比嘉0-50残%永可匙调泪.海每一通道的驱衫动电流最大值内可恭达剃200mA恨,吐灌拉电流峰值满可雹达康500m赛A司。可直接驱动努功床率慈MO数S草管，工作频率乳高多达弊400KH轿z权，具有欠压锁蚕定、过压保护缓和软启动振荡悲器外部同步、允死区时间可调杰、顽PWM彻琐存、禁止多魄脉冲、逐个脉少冲关断等功能傻。该电路由基刻准电压源、震箭荡器、误差放详大器、穗PWM掌比较器与锁存拢器、分相器、萍欠压锁定输出脸驱动级，软启洗动及关断电路珍等组成，可正垂常工作的温度网范围耐是神0配-700C五。基准电压塌为垃5.1愧V俗士躁1立%乖，工作电压范石围很宽，浅为羡8塑V护到役35V.裙3励.1.2索SG3525借引脚各端子功逮能遗SG3525录采物用巴1尿6撤端双列直沉插浪DI尘P仙封装漠，碰各端子功能介纳绍如除下秩:绳1项脚铸:INV.窃INPUT嚷(腰反相输入碍端萄)摸:后误差放大器的仰反相输入端，怜该误差放大器寇的增益标称值狡为披80d夹b铲，其大小由反抗馈或输出负载辫来决定，输出浇负载可以是纯忆电阻，也可以狸是电阻性元件吊和电容元件的拘组合。该误差昆放大器共模输葡入电压范围夏是牺1.5V-溉5.2宣V酷。此端通常接击到与电源输出抓电压相连接的汤电阻分压器上贵。负反馈控制因时，将电源输筑出电压分压后扰与基准电压相洪比较。辆2渔脚吐:勒NI.IN寄PUT誉铸(帮同相输入毅端艇)娘:俘此端通常接到驳基准电税压腥1纽6姐脚的分压电阻网上，取徐得竭2.5蜂V除的基准比较电骂压双与幸INV.I狗NPU钞T府端的取样电压浪相比较。逐3抛脚晶:SYNC倘(过同步仅端掘)归:赞为外同步用。往需要多个芯片弦同步工作时，亡每个芯片有各恼自的震荡频率咽，可以分别他暗们靠的絮4北脚肿和普3泉脚相连，这时夺所有芯片的工闸作频率以最快龄的芯片工作频累率同步。也可疤以使单个芯片筑以外部时钟频葵率工作。尼4伐脚悼:OSC.宅OUTPUT酷(冠同步输出产端灭)仙:鱼同步脉冲输出喜。作为多个芯斥片同步工作时射使用。但几个揭芯片的工作频趁率不能相差太近大，同步脉冲着频率应比震荡凯频率低一些。拘如不需多个芯绝片同步工作时巾，器3党脚皮和哗4驳脚悬空谎。聚4垒脚输出频率为挑输出脉冲频率头的考2册倍。输出锯齿摄波电压范围竟为遭0.6症V唐到桥3.5V.鲜5熟脚惠:Cr滥(楼震荡电容持端贩)牢:饰震荡电容一端抚接麻至咳5具脚，另一端直移接接至地端。肾其取值范围大为芦0.001,遵u岂F例到滨0.1u投邻F悄。正常工作时殖，瓶在浊C鲜r寿两端可以得到揭一个坊从残0.6碰V载到奏3.5固V葬变化的锯齿波训。丝6依脚询:Rr瑞(器震荡电阻毫端宋)陈:愚震荡电阻一端遥接森至乎6珠脚，另一端直模接接至地端迫。及R痕r受的阻值决定了抄内部恒流值偏对小C搁r罪充电。其取值光范围川为迫2没K戚欧饭到阁150汽K挣欧墓R窜r鼠和鼓C诵r迟越大充电时间放越长，反之则众充电时间短。东7养脚江:DISCH忍ATGER酬D科(浮放电俊端悉):C伏r炊的放电盈由泪5.薄7浙两端的死区电废阻决定。把充诸电和放电回路款分开，有利与饭通过死区电阻颠来调节死区时贵间，使死区时浑间调节范围更匪宽。其取值范己围瞎为戒0镇欧广到丰50您0艰欧。放电电赢阻下R梅D歉和运C阵T碧越大放电时间摊越长，反之则急放电时间短。忠8迹脚瓣:SOFTS免TATR校(挪软启沟动膝)结:蛙比较器的反相园端即软启动器白控制励端同8滔,辞端间8镇可外接软启动董电容号，态该电容由内蓄部雹V书f诸的恐50u截A掉恒流源充电。齿9扒脚饱:COMPE蹦NSATIO砌N享(辽补偿膛端股)双:搂在误差放大器秀输出胜端啊9遍脚与误差放大跪器反相输入指端葱1拉脚间接电阻与途电容，构悲成炮P哨I主调节器，补偿聋系统的幅频、以相频响应特性量。补偿端工作咸电压范围仅为普1.5烦V奇到耍5.2V.野1布0伤脚职:SHUTD冠OWN舟(屑关断烟端毒):1蔽0嚼端摄为量PW驶M握锁存器的一个阵输入端，一般母在诞1森0袋端接入过流检肃测信号。过流促检测信号维持诞时间长时，软准起动现端烟8索接的电液容完C亦:洽将被放电。电蛇路正常工作时距，该端呈高电虑平，其电位高闸于锯齿波的峰软值电且位赵(3.3样0埋。在电路异常远时，只要摄脚暮1先0庙电压大毕于谈0.7僻V述，三极管导通堤，反相端的电肚压将低于锯齿旅波的谷底电鞭压恨(0.9V叨)宁，使得输居出连PW权M过信号关闭，起率到保护作锣用皇.衡1据1族脚保:OUTPU库TA,1岭4迫脚的:OUTP衣UTB均(王脉冲输出齐端辰)厅:欺输出末级采用订推挽输出电路衣，驱动场效应偶功率管时关断木速度更纵快俭.1简1膏脚晴和欧1昨4翁脚相位相它差详180布0站，拉电流和灌兽电流峰值倦达圈200m塘A赌。由于存在开额闭滞后，使输挽出和吸收锯之抱间出现重迭导舟通。在重迭处雅有一个电流尖适脉冲，起持续练时间约定为鹿l00n绪s然。可以马在依V殊<虾处接一个他约讯0.lu闲f渣的电容滤去电拜压尖峰。登1阵2佛脚猪:GROUN斤D韵(隶接地停端挡)映:普该芯片上的所太有电压都是相聚对庙于伪GROUN即D蒜而言，即是功宋率地也是信号钳地。在实验电侮路中，由于接息入误差放大器昏反向输入端的灿反馈电压也是阳相对暮与踩1疫2惰脚而言，所以齿主回路和控制卸回路的接地端捏应相连。吃1宽3鲁脚闪:VC孕(末推挽输出电路姿电压输入另端损)停:盲作为推挽输出雄级的电压源，震提高输出级输粪出功率。可以献和务1宾5键脚共用一个电娘源，也可用更禽高电压的电源貌。电压范围碧是园1.8V-认3.4V.茎1喊5口脚痒:+VIN膨(暴芯片电源妙端梨)纱:饲直流电源换从因1香5久脚引入分为两牧路湿:挎一路作为内部贴逻辑和模拟电船路的工作电跳压殃;渣另一路送到基邮准电压稳压器酬的输入端，产煤生能5.忙1贝士轻1%斤V散的内部基准电曾压。如果该脚骑电压低于门限核电杏压液(Turn-叮off:8妇V戒)墨，该芯片内部拖电路锁定，停堂止工拆作涂‘施基准源及必要露电路除全外筒)鹿使之消耗的电忘流降至很般小中(帜约爽2mA)钉.顽另外，该脚电突压最大不能超禾过瘦35V汗.摘使用中应该用途电容直接旁路宝到狸GROUN今D册端。采1乱6秩脚斥:VREF壳(征基准电压串端续)斜:豆基准电压垫端豆1矩6河脚的电压由内悄部控制汁在适5.1途V袭土傅1真%但。可以分压后测作为误差放大漫器的参考电压谅。李3馅.1.3谋SG3525鹿的工作原理从S胆G3525封内置覆了踏5.1喝V寨精密基准电源暑，微调饰至额1.0双%隙，在误差放大遣器共模输入电况压范围内，无抱须外接分压电挽组。尼SG3525话还增加了同步隐功能，可以工餐作在主从模式告，也可以与外偶部系统时钟信蒸号同步，为设虹计提供了极大街的灵活性。繁在酿C反T干引脚和贫Discha谅rge也引脚之间加入墓一个电阻就可芽以实现对死区字时间的调节功演能。由于跌SG3525侮内部集成了软草启动电路，因鹊此只需要一个伪外接定时电容戚。损SG3525寺的软启动接入控端（引裙脚迹8两）上通常接一丘个岭5抛砍的软启动电容简。上电过程中隔，由于电容两个端的电压不能言突变，因此与腹软启动电容接吊入端相连的百PWM廉比较器反向输攻入端处于低电啊平，锹PWM辆比较器输出高惭电平。此时，叔PWM遣琐存器的输出外也为高电平，厨该高电平通过裹两个或非门加咱到输出晶体管蜜上，使之无法敢导通。只有软炭启动电容充电犹至其上的电压患使引前脚术8隐处于高电平时陷，贤SG3525长才开始工作。童由于实际中，比基准电压通常幼是接在误差放宁大器的同相输麦入端上，而输翻出电压的采样雪电压则加在误踢差放大器的反丸相输入端上。非当输出电压因摘输入电压的升秘高或负载的变抖化而升高时，服误差放大器的比输出将减小，务这将导致军PWM拾比较器输出为将正的时间变长鉴，系PWM榨琐存器输出高夜电平的时间也枪变长，因此输振出晶体管的导仔通时间将最终慨变短，从而使唯输出电压回落杜到额定值，实滩现了稳态。反贷之亦然。蚁外接关断信号钢对输出级和软晌启动电路都起亚作用。当脂Shutdo诸wn中（引晋脚费1裤0幼）上的信号为得高电平时，究PWM晓琐存器将立即限动作，禁止盛SG3525吹的输出，同时决，软启动电容乘将开始放电。举如果该高电平树持续，软启动鲁电容将充分放声电，直到关断必信号结束，才诚重新进入软启畅动过程。注意鹊，圣Shutdo哨wn企引脚不能悬空叮，应通过接地雾电阻可靠接地颠，以防止外部幕干扰信号耦合率而影响对SG3525抵的正常工作。怖欠电压锁定功感能同样作用于乱输出级和软启帽动电路。如果让输入电压过低太，在馆SG3525沿的输出被关断礼同时，软启动毯电容将开始放疗电华。中甲此外，王SG3525俱还具有以下功来能，即无论因惊为什么原因造吹成顽PWM邪脉冲中止，输黄出都将被中止徒，直到下一个抵时钟信号到来寨，轧PWM际琐存器才被复引位。态3族.胞2快转速、电流双猜闭环访设计劣3使.2.1英转速、电流双欣闭环调速系统孤的组成死图雕3-3榆所示为转速、愿电流双闭环调灯速系统的原理埋框图。为了实梯现转速和电流牢两种负链图勒3-配3毫转速电流双闭阁环调速系统桑反馈分别起作劝用，在系统中守设置了两个调折节器，分别调不节转速和电流或，二者之间实芦行串改联连接。把转愈速调节巾器劲AS站R恶的输出作为电四流调节搁器铺AC粉R舱的输入，用电考流调节器的输粥出去控制晶管锋整流的触发器腥。从闭环结构节上看，电流调缘节环在里面，圣是内环；转速泪调节环在外面锅，叫做外环望。从群润赌为了获得良好黑的静、动态性残能，双闭环调蝶速系统的两个上调节器通常都慢采洪用贱P升I圆调节器。在图软3-3促中，标出了两咱个调节器输入你输出电压的实像际极性，它们苹是按照触发命器匪G攀T英的控制电压衣为正电压的情捞况标出的，而渠且考虑运算放算大器的反相作饿用。通常，转扒速电流两个调芝节器的输出值渗是带限幅的，怨转速调节器的爬输出限幅电压滑为涛，它决定了电朋流调节器给定卸电压的最大值载；电流调节器炸的输出限幅电境压是点，它限制了或PWM跑装置输出电压膨的最大值。聪3姐.2.2送转速、电流双堪闭环调察速栏系统的静特性览根据图绩3-3这的原理图，可致以很容易地画粮出双闭环调系输统的静态结构涌图如图狠3-4凳所示。其中摊PI抢调节器用带限鸟幅的输出特性明表示，这种殿PI转调节器在工作扯中一般存在饱川和和不饱和两宾种状况。饱和源时输出达到限径幅值；不饱和鸦时输出未达到脉限幅值，这样渔的稳态特征是己分析双闭环调烘速系统的关键段。当调节器饱华和时，输出为签恒值，输入量龄的变化不再影杨响输出，除非匠输入信号反向毁使调节器所在献的闭环成为开酿环。当调节器绩不饱各时，宪PI铅调节器的积分泼（怖I搁）作用使输入锻偏差电压换在稳态时总是粪等于零。为图英3-4舟双闭环调速系隶统静态结构图轰实际上，双闭某环调速系统在洲正常运行时，联电流调节器是扇不会达到饱和浅状态的，对于禁静特性来说，笔只有转速调节素器存在饱和与舅不饱和两种情访况尖。爆奴炕臭（浩1锅）转速调节器抖不饱和生：芒搅油在正常负载情充况下，转速调钳节器不饱和，盏电流调节器也批不饱和，稳态父时，依靠调节升器的调节作用霜，它们的输入盗偏差电压都是勾零。因此系统晕具有绝对硬的良静特性（无静苍差），典即宏库谁维从而得到图络3-5摇静特性的那段。由于转速店调节器不饱和炒，寄，所以歇。这表明，扁段静特性从理必想空载状态（拍）一直延续到红电流最大值泽，而蜂一般都大于电岔动机的额定电敬流逝。这是系统静锈特性的正常运童行段。均图桑3-5装谅双闭环调速系贱统的静特性吩（碧2线）转速调节器醋饱和土：蔬益竞外当电动机的负泥载电流上升时屡，转速调节器择的输出乏也将上升，当吊上升到某一数袭值（者）时，转速调维节器输出达到晋限幅值唯，转速环失出桨调节作用，呈隆开环状态，转炭速的变化对系健统不再产生影是响。此时只剩献下电流环起作架用，双闭环调拨系统由转速无所静差系统变成扯一个电流无静磨差的单闭环恒起流调节系统。散稳态联时遥鸽因欧而享斯是接所对应的电枢革电流最大值，霸由设计者根据钓电动机的容许胁过载能力和拖蛋动系统允许的须最大加速度选磨定。这时的静姥特性为图辟3-5冷中固的倾A-桂B闸段，呈现很陡最的下垂特性。破由以上分析可器知，双闭环调告速系统的静特猴性在负载电流领时表现为转速基无静差，这净时料AS山R钞起主要调节作会用。当负载电到流达到妨之后晌，文AS辨R堵饱和彼，仰AC记R姓起主要调节作轮用，系统表现柳为电流无静差跳，得到过电流识的自动保护。样这就是采用了县两脚个五P坑I面调节器分别形望成内、外两个扬闭环的效果，叮这样的静特性看显然比带电流葬截止负反馈的垃单闭环调速系龙统的静特性要先强得多缎。绑姑笨隙综合以上分析皱结果可以看出喂，双闭环调速耗系统在稳态工喊作中，当两个狼调节器都不饱妖和时，系统变荷量之间存在如电下关系：抽叛跪上述关系表明甲，双闭环调速惊系统在稳态工恭作点上，转源速罪n洲是由给定电压踪和转速反馈系右数EQ衔决定的，转速直调节器的输出喝电压即电流环帆给定电压督是由负载电流剂和电流反馈系教数灶决定的，而控但制电压即电流歪调节器的输出哈电压浆则同时取决于阿转参速戒n胡和电流那，或者说同时耍取决于落和堆。这些关系反冬映骡了景P恢I迎调节器不同飘于鼠P咸调节器的特点氧：比例调节器茎的输出量总是笔正比于输入量若，讽而馆P光I斗调节器的稳态叹输出量与输入瓣量无关，而是历由其后面环节挽的需要所决定环，后面需沫要阀P罪I鹊调节提供多大蜓的输出量，它痛就能提供多少遵，但这要在调抚节器不饱和的忙情况下材。科碰屿铸采用转速、电碑流双闭环调速股系统后，由于催增加了电流内吐环，而电网电源压扰动被包围醒在电流环里，籍当电网电压发著生波动时，可森以通过电流反卧馈得到及时调或节，不必等到绍它影响到转速臣后，再由转速底调节器作出反诞应。因此，在剖双闭环调速系限统中，由电网靠电压扰动所引粉起的动态速度港变化要比在单慎态环调速系统智中小得多。米综上所述，在承双闭环调速系诞统中，转速调缘节器和电流调幕节器的作用可柳以归纳如下：译（孕1影）剥转速调节器的爹作用禁:举①哑使电动机转够速肃n辫跟随给定电压坑变化，保证稳吓态转速无静差忍。苹②玉对负载扰动起冶抗扰作用。廊③埋其输出限幅值锡决定允许的最件大电流，在起豪动时给出最大挥电流给定信号裤。恐（益2石）么电流调节器的宁作用粗:图①缺对电网电压扰群动起及时抗扰灰作用。瓦②母起动时保证获籍得恒定的最大耻允许电流。滔③吓当电动机过载唐甚至堵转时，丸限制电枢电流舰的最大值，起刃到快速的安全堂保护作用。杨④甜在转速调节过化程中，使电流璃跟随其给定电院压爬变化。振3叫.2.3笑电流调节器的订设计杯设计电流环首扒先遇到的问题被是反电动势产宝生的交叉反馈栏作用。它代表仓转速环输出量岸对电流环的影怒响。实际系统洁中的电磁时间咽常数差T肆L艇一般远小于机土电时间常数罢T侍m浆，因而电流的唤调节过程往往岩比转速的变化做过程快得多，饲也就是说，比斤反电动势导E给的变化快得多草。反电动势对培电流环来说只燕是一个变化缓浪慢的扰动作用爷，在电流调节荡器的调节过程恰中可以近似的探认为舅E扛不变，即丽△掌E巾=絮0煌。这样，在设腾计电流环时，浑可以暂不考虑浮反电动势变化惨的动态作用，娃而将电动势反恳馈作用断开，刷从而得到忽略覆电动势影响的戒电流环近似结挣构图。再把给防定滤波和反馈后滤波两个环节损等效地移到环绪内。最后，摸T菠s捏和蒸T陷oi你一般比畅T慢l满小的多，可以违当作小惯性环序节处理，看作止一个惯性环节寻，取岛T筐∑坛i勿=T赶s蜓+T壮oi托。牢首先应决定要脚把电流环校正坚成哪一类典型甘系挠统籍,克电流环的一项走重要作用就是漆保持电枢电流叶在动态过程中抹不超过允许俩值怪,辈因而在突加控邀制作用时不希摧望有超豪调删,市或者超调量越置小越好。从这车个观点出观发向,疤应该把电流环突校正成启典鲁Ⅰ老系统。可电流怪环还有另一个置对电网电压波饺动及时调节的替作答用雨,嗽为了提高其抗捕扰性沈能惨,艇又希望把电流唱环校正成朽典粮Ⅱ内系统。一般情劫况蜻下启,笔当控制对象的蜘两个时间常数丑之比仿T中L尿/T杨∑守I座≥找1评0炸时御,佣典距Ⅰ昂系统的抗扰恢记复时间还是可醒以接受的。因努此还,雅一般多按尤典甜Ⅰ中系统来设计电布流环毅[6]捐。摧本设计项因为疗显δ鼓i蛮%痰如≥翠5经%按且拣T膜L协/T套∑欣I御=23.98说/6.7<1铃0听。所感以渴予按单典宿Ⅰ拖系统设冬计熔,悼选传P惑I竖调节器，其传侨递函数为启：菊式什中份欺K钥i狼—律电流调节器的竟比例系数叉—蔑电流调节器的渐超前时间常数丛。走为了让调节器些零点对消掉控天制对象的大时认间常数极点，制选择伤=T而L榆,员则电流环的动新态结构图可以鱼化简为图燃3-叔6汁：射图执3-6疗鸦电流环简化成角典仅Ⅰ屋系统参数计算：垮按所用运算放除大器取攻=20K反，办，衡电枢回路总电淡阻朴R=蜘20珍AC摔R缘积分时间常数割，学洞电流环开环增哲益：要求湾时应取因此按于是季，惕AC妙R房的比例系数块为稿灰计算控制器的缺电阻电容值,取50K耍如图爱3-诞7嚼所示，为电流秧调节器的结构给图。求图坊3-7产废电流调节器的辉结构图渴速度调节器设怕计货在设计转速调漂节器时，可把矩已设计好的电哈流环看作是转浊速调节系统中衔的一个环节。档为此，需求出兼它的等效传递约函数：近似条件:荡用电流环的等丙效环节代替电袋流闭环后，整需个转速调节系惧统的动态结构侄图如垃3-雀8区（仅a偏）所示。把给嘉定滤波和反馈父滤波环节等效歉地移到环内，厚同时将给定信巾号改为叶U叫*泳n扛(s)桂/碰α摔；再把时间常灯数为如T丝on膛和愉2T犬∑盘i插的两个小惯性叉环节合并起来共，近似成一个天时间常数为球T脆∑悦n也的惯性环节，剪且记T形∑乡n娇=T啊on炭+2锹T物∑即I婚,旨，拢则转速环结构啄图可转化成图忆3盆-8慌（协b雪）。漆图贝3-8所转速环的动态答结构图封要把转速环校著正成典菌型层Ⅱ悉型系统，吩ASR林也应采用颗PI虫调节器，其传顿递函数为淹式中向K酒n漂—浪转速调节器的盛比例系数生;幸τ梢n脸—即转速调节器的赤超前时间常数雕。遍转速调节环选皆用典冷型刮Ⅱ原型系统的原因饶：侧1).粗系统在负载扰博动作用下，动怕态速降要小。穿2).ST想饱和时，速度贱环退饱和超调吗量不大。肃3)污.喇速度环基本上蚊是恒值系统。参数计算：避按所用运算放丛大器取陪=20K辰电流反馈系数身：或=0.肾5v/A锤转速反馈系数淹：油=0.007惩v·min/滚r扶=0.132族v·min/伪r慌=崖0.叠18正s盆电枢回路总电拦阻斩R=谊20饭=缘0.0234渣s挑0.01s蜂—巨转速控制器的妄积分时间常数师息一般暂选荒h=5幻根据公果式侧券经计算得出词=迎2.17酸；言睁转速控制器电端阻电容值取50K币如图格3-慢9病所示，为转速挽调节器的结构遮图。翅图清3-9模墓转速调节器的匠结构图斩第遥4轿章未俊系统实验验证冻4洪.1速系统结构框图蓬图百4润-栽1灶系统结构框图西4随.2祝溉系统工作原理夜速度给定信心号顶G填，速度调节走器鱼AS朝R作，电流调节魔器椅AC轨R形，控党制遥PW肆M鼓信号产生装毙置汁UPM谁脉宽调制器摧，肠DL秧D景单元把一判组臣PW梦M墨波形分成两组吩相哪差歪180普°耍的撇PWM苦波，威用于控制两组珍臂役。努G舍用以输愿出告混0没～秃15V膛捎直流给定电压屡，服UP灿W景（脉宽调制器烂）采朗用马家SG3525矛摊芯片和部分外秋围电路构成。速SG3525伍是一种专用脉顿宽调制器控制纱电路，少通过改变外接下电阻和电容的沙数值，可以产毛生不同频率的半方波信号。改敬变给定端电压挺，可以改变输状出方波的占空夸比，作涛为扫PWM趋掘变换器的控制盐信号。股G点D快的作用是形成睡四组隔离沈的沉PW希M闷驱动脉冲钥；梁PW雷M捞为功率放大电基路，直接给电搁动望机捏M榴供电组。这样通过改吊变给定电压就钱可以对电动机猴调速了。雁DL芦D公逻辑延时单元忆，腔对盼PW墙M至控制信号进行滴延时和整形。夹当被驱动电路春为双极式工作厦制时，为了避抵免同一相上、拘下两只功率管柳直通，需要驱超动信号有死区挥，柿DLD傅觉单元即用来产首生具有死区的邻驱动控制信号奶。任DZS哪抓为零速封锁器粗，其输出控躺制床ASR虽捕和省AC扭R砌，当调速系统凶给定电压为零幸时确保电动机常转速为零，避毫免运算放大器捉因零点漂移造核成电动机不能治停车。圈F状A吼限制主电路瞬奔时电流，过流哑时封能锁柿DL域D挠单元输出；电回流反馈调节单线元冈CF奉R去；速度反馈调湾节怒SF惊R厦。苦为了实现转速胞和电流两种负亭反馈分别起作疫用隶,位在系统中设置首了两个调节秀器术,骆分别调节转速示和电茧流袖,云二者之间实行机串级连织接洁.海把转速调节器耐的输出当作电未流调节器的输咏入加,煮再用电流调节崖器的输出去控堂制午PW踩M疑变换器蠢的触发装置。别从闭环结构上景看，电流调节碍环在里面，叫罢做内环；转速粗调节环在外面贼，叫做外环。葬这样就形成了虑转速、电流双呜闭环调速系统带。为了获得良蜡好的动、静态哗性能，双闭环稠调速系统的两奴个调节器一般始都采享用妥P六I成调节器，转速突调节线器中AS毒R毕的输出限幅电斜压雾是精U灶nmax加，它决定了电插流调节器给定愚电压的最大值米；电流调节千器划AC并R臂的输出限幅电柳压您是偿U华imax剧，它限制了想PWM珠变换器仗输出电压的最圆大值。资4饮.式3机系统单元调试秧4细.3.1棵基本调速跌①查速度调节宜器阁(ASR露)悄和电流调节教器蚕(ACR己)妄的调零谨把调节器的输径入毁端涛1裙、亭2于、渗3么全部接地宅，撑4材、棵5位之间寻接闯50笋K械电阻，调节电炒位淹器充RP3豆，使喉7朱端输出绝对值龙小恶于烘1m向v偏。颜②斗速度调节悼器献(ASR些)蛙和电流调节舰器锁(ACR尼)廊的输出限幅值可的整定猫在调节器池的装3割个输入中的其津中任一个输入资接给定，挺在搬4胖.腰、追5听之间具接忍50驴K虫电阻铃、笛1u燃F庄电容，调节给少定电位器，使炒调节器的输入谢为念-1覆V微，调节电位究器个RP永1英，使调节器的录输谷出承7着为协+4自V蹄（输出正限幅惠值）；同样把妥给定调节省为宋+1折V夜，调矩节受RP闹2卸，把负限幅值扶调节著为哭-4浅V映。秒③右零速度封锁器文（爽DZ胶S凡）观测镰首先把零速封城锁器的输入悬秀空，开吩关余S奶1丽拨听至亲“瘦封标锁爹”障状态，输出接杯速度或者电流籍调节器的零速窄封锁藏端回6其，无论调节器屑的输入如何调哀节，输时出待7窗始终为零。把谋面板上的给定胁输出接至零速恋封锁单元其中涂一路，另一路染悬空，增大给案定，测量零速忘封锁单元输出说端元3陶：给定的绝对浸值大绒于网0.26齿V涉左右时，封锁盏端