畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-PWM控制直流電機(jī)的系統(tǒng)

景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電力電子與電機(jī)拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)（論文）PAGE電力電子與電機(jī)拖動(dòng)綜合課程設(shè)計(jì)題目：PWM控制直流電機(jī)的系統(tǒng)專業(yè)：05自動(dòng)化學(xué)號：xxxx姓名：xxx完成日期：指導(dǎo)教師：xxx電力電子與電機(jī)拖動(dòng)綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)書班級：自動(dòng)化05姓名：xxx指導(dǎo)老師：2008年6月10日設(shè)計(jì)題目：PWM控制直流電機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一直流PWM（脈寬調(diào)制）調(diào)速的電機(jī)控制系統(tǒng)。該電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載為短時(shí)工作方式，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T=1.5N·M,最大轉(zhuǎn)矩為1500r/min。負(fù)載短時(shí)工作時(shí)間為tr=20s,要求采用普通直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。設(shè)計(jì)要求進(jìn)行起動(dòng)轉(zhuǎn)矩校核。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)說明書一份電路圖一份參考文獻(xiàn)教研室主任簽字：年月日目錄1引言直流電機(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。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;而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。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。調(diào)節(jié)電阻R即可改變端電壓，達(dá)到調(diào)速目的。但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法效率低。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。其基本原理是用改變電機(jī)電樞(定子)電壓的接通和斷開的時(shí)間比(占空比)來控制馬達(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。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。最近幾年來，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。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),可減少對電源的污染。為使整個(gè)系統(tǒng)能正常安全地運(yùn)行,設(shè)計(jì)了過流、過載、過壓、欠壓保護(hù)電路,另外還有過壓吸收電路。確保了系統(tǒng)可靠運(yùn)行。2系統(tǒng)概述2.1系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)主要有信號發(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。整個(gè)系統(tǒng)上采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，如圖1所示。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。從閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，是內(nèi)環(huán)，按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外面，成為外環(huán)，按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為了獲得良好的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)，調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器并對系統(tǒng)進(jìn)行了校正。檢測部分中，采用了霍爾片式電流檢測裝置對電流環(huán)進(jìn)行檢測，轉(zhuǎn)速還則是采用了測速電機(jī)進(jìn)行檢測，達(dá)到了比較理想的檢測效果。主電路部分采用了以GTR為可控開關(guān)元件、H橋電路為功率放大電路所構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)。PWM方式是在大功率開關(guān)晶體管的基極上，加上脈沖寬度可調(diào)的方波電壓，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間t，改變占空比，達(dá)到控制目的。圖1是直流PWM系統(tǒng)原理框圖。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。控制部分采用SG1525集成控制器產(chǎn)生兩路互補(bǔ)的PWM脈沖波形，通過調(diào)節(jié)這兩路波形的寬度來控制H電路中的GTR通斷時(shí)間，便能夠?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)速度的控制。圖1直流電動(dòng)機(jī)PWM系統(tǒng)原理圖圖2為控制電路的原理圖。圖中，V為大功率晶體管，C1、R1、VD1為過電壓吸收電路。由SG1525集成PWM控制器產(chǎn)生的PWM信號，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路隔離放大后，驅(qū)動(dòng)晶體管。輸出的PWM電壓平均值按下式變化，其中的值由SG1525定頻調(diào)寬法，即T1+T2=T保持一定，使T1在0～T范圍內(nèi)變化來調(diào)節(jié)。Ua=Ud系統(tǒng)的直流主回路電源VD，經(jīng)三相橋式不可控整流濾波電路供電。當(dāng)被控直流電機(jī)的額定功率較小時(shí)，VD也可由單相橋式不可控整流濾波電路供電。系統(tǒng)由主開關(guān)器件V的PWM斬波渡控制，在電感L左端形成主控回路的PWM脈寬可調(diào)控電壓Ua，Ua再經(jīng)LC濾波得到直流電機(jī)兩端的平直直流電壓Va。圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)制的工作原理PWM驅(qū)動(dòng)裝置是利用大功率晶體管的開關(guān)特性來調(diào)制固定電壓的直流電源，按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”與“斷開”時(shí)間的長短，通過改變直流伺服電動(dòng)機(jī)電樞上電壓的“占比空”來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，這種裝置又稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。 PWM控制的示意圖如圖2所示，可控開關(guān)S以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開，當(dāng)S接通時(shí)，供電電源US通過開關(guān)S施加到電動(dòng)機(jī)兩端，電源向電機(jī)提供能量，電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)能；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，中斷了供電電源US向電動(dòng)機(jī)電流繼續(xù)流通。圖3PWM控制示意圖電壓平均值Uas可用下式表示：Uas=ton·Us/T=αUs（1-1）式中，ton為開關(guān)每次接通的時(shí)間，T為開關(guān)通斷的工作周期，（即開關(guān)接通時(shí)間ton和關(guān)斷時(shí)間toff之和），α為占空比，α=ton/T。由式（1-1）可見，改變開關(guān)接通時(shí)間ton和開關(guān)周期T的比例也即改變脈沖的占空比，電動(dòng)機(jī)兩端電壓的平均值也隨之改變，因而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得到了控制。2．3主回路在系統(tǒng)主電路部分，采用的是以大功率GTR為開關(guān)元件、H橋電路為功率放大電路所構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)。如圖2所示。圖中，四只GTR分為兩組，和EQEQEQ為一組，和為另一組。同一組中的兩只GTR同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)關(guān)斷，且兩組晶體管之間可以是交替的導(dǎo)通和關(guān)斷。欲使電動(dòng)機(jī)M向正方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則要求控制電壓EQEQEQEQ為正，各三極管基極電壓波形如圖3所示。欲使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，則使控制電壓為負(fù)即可。GTR是一種雙極性大功率高反壓晶體管，它大多用作功率開關(guān)使用,而且GTR是一種具有自關(guān)斷能力的全控型電力半導(dǎo)體器件，這一特性可以使各類變流電路的控制更加方便和靈活，線路結(jié)構(gòu)大為簡化。圖4雙極式H型PWM變換電路圖5雙極式PWM變換電路的電壓、電流波形（a）,(b)三極管基極電壓波形(c)電樞電壓波形（d）電樞電流波形(e)重負(fù)載時(shí)波形(f)E>時(shí)波形設(shè)矩形波的周期為T，正向脈沖寬度為，并設(shè)λ=/T為占空比。則電樞電壓U的平均值=（2λ-1）=（2/T-1），并定義雙極性雙極式脈寬放大器的負(fù)載電壓系數(shù)為ρ=/=2/T-1即=ρ可見，ρ可在-1到+1之間變化。雙極式PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)：1、電流一定連續(xù)；2、可使電機(jī)在四象限中運(yùn)行；3、電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)；4、低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；5、低速平穩(wěn)性好，低速范圍可達(dá)20000左右。3單元電路設(shè)計(jì)3．1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)電路3．1．1電路原理在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，電流調(diào)節(jié)器的輸出控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。電流調(diào)節(jié)器在里面稱作內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外面稱作外環(huán)，這樣就形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖7所示。檢測部分中，采用了霍爾片式電流檢測裝置對電流環(huán)進(jìn)行檢測，轉(zhuǎn)速則是采用了測速電機(jī)進(jìn)行檢測。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用PI調(diào)節(jié)器。PI調(diào)節(jié)器的輸出由兩部分組成，第一部分是比例部分，第二部分是積分部分。把比例運(yùn)算電路和積分電路組合起來就構(gòu)成了比例積分調(diào)節(jié)器，如圖6所示?？芍猆O=-I1R1-∫UidtI1=I0=Ui/R0U0=-R1Ui/R0-R0C1/1∫Ui當(dāng)突加輸入信號Ui時(shí)，開始瞬間電容C1相當(dāng)于短路，反饋回路中只有電阻R1，此時(shí)相當(dāng)于比例調(diào)節(jié)器，它可以毫無延遲地起調(diào)節(jié)作用，故調(diào)節(jié)速度快；而后隨著電容C1被充電而開始積分，U0線性增長，直到穩(wěn)態(tài)。圖6PI調(diào)節(jié)器電路轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速跟隨其給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，對負(fù)載變化起抗擾作用，其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器使電流緊緊跟隨其給定電壓變化，對電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用，在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中能夠獲得電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過程，當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。

圖7轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)電路圖ASR–轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ACR–電流調(diào)節(jié)器GT–觸發(fā)裝置M–直流電動(dòng)機(jī)TG–測速發(fā)電機(jī)TA–電流互感器UPE電力電子變換器Un*轉(zhuǎn)速給定電壓Un轉(zhuǎn)速反饋電壓Ui*電流給定電壓Ui電流反饋電壓圖中，來自速度給定電位器給定的信號Un*與速度反饋信號Un比較后，偏差為△Un=Un*-Un，送到速度調(diào)節(jié)器ASR的輸入端。速度調(diào)節(jié)器的輸出Ui*作為電流調(diào)節(jié)器ACR的給定信號，與電流反饋信號Ui比較后，偏差為△Un=Ui*-Ui，送到電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入端，電流調(diào)節(jié)器的輸出Uct送到觸發(fā)器，以控制可控整流器，整流器為電動(dòng)機(jī)提供直流電壓Ud.。3.3PWM驅(qū)動(dòng)裝置控制電路PWMkHz圖6為PWM驅(qū)動(dòng)裝置控制電路框圖。該控制電路包括恒頻波形發(fā)生器、脈寬調(diào)制器、脈沖分配電路等脈寬調(diào)速系統(tǒng)所特有的電路。圖8PWM驅(qū)動(dòng)裝置控制電路框圖3．3．1恒頻波形發(fā)生器它的作用是產(chǎn)生頻率恒定的振蕩信號作為時(shí)間比較的基準(zhǔn)，其波形可以是三角形波或鋸齒波。PWM波由具有輸出的PWM控制器產(chǎn)生。3.3.2它的作用是實(shí)現(xiàn)電壓、脈寬的轉(zhuǎn)換（V/M），即形成PWM信號。SG1525集成控制器由R2和Rp1分壓給出EA(+)(2引腳)的系統(tǒng)設(shè)定值電壓。這就要求提供此電壓的基準(zhǔn)電源VREF有較高精度。VREF受15引腳VCC1電源電壓的影響。VCC1是標(biāo)準(zhǔn)三端集成穩(wěn)壓器的輸入電壓。VREF是穩(wěn)壓器的輸出電壓Vcc。低于7V或嚴(yán)重欠電壓時(shí)，VREF的精度值(5．1V±1%)就得不到保證；為防止EA(+)設(shè)定值電壓波動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)失控，在器件內(nèi)部設(shè)置有欠壓鎖定功能。出現(xiàn)欠電壓時(shí)，欠電壓鎖定功能使圖7中A端線由低電壓上升為邏輯高電壓．經(jīng)“或”一“或非”門輸出轉(zhuǎn)化為P1=P2==；==1；P1和P2的邏輯低電壓使輸出驅(qū)動(dòng)晶體管T1和T2截止，P1和P2的邏輯高電壓使晶體管T和T的集電極對地導(dǎo)通?？刂破?1和l4引腳的輸出電壓脈沖消失(V01=V02=0)，功率驅(qū)動(dòng)電路輸出至主開關(guān)管V的控制驅(qū)動(dòng)脈沖消失，主開關(guān)管關(guān)斷使直流電機(jī)停轉(zhuǎn)。欠電壓使A端線高電壓傳遞到T3晶體管基極，T3導(dǎo)通為8引腳外接電容C3，提供放電的路徑。C3經(jīng)T3發(fā)射極電阻放電為零電壓后，限制了比較器C的PWM脈沖電壓輸出，該脈沖電壓上升為恒定的邏輯高電壓。PWM高電壓經(jīng)PWM鎖存器輸出到D端線仍為恒定的邏輯高壓，C3電容重新充電之前，D端線的高電壓不會(huì)發(fā)生變化。D與A同為高電壓．雙重封鎖V01和V02為零出。欠電壓消失后，欠電壓鎖定功能使A恢復(fù)低電壓正常值，A的低電壓使管恢復(fù)截止。C3電容由50μA電流源緩慢充電。C3充電對PWM和D端線脈沖寬度產(chǎn)生影響。同時(shí)對V01和V02產(chǎn)生影響，其結(jié)果是使V01和V02脈沖由窄緩慢變寬。只有C3充電結(jié)束后V01和V02脈沖寬度才不再受C3充電的影響。參見圖8和圖9。圖9SG1525集成PWM控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖由于V01和V02脈沖寬度受C3充電影響緩慢加寬，欠電壓消失后的功率驅(qū)動(dòng)脈沖也是由窄變寬的，主開關(guān)管斬波輸出的直流電壓Va呈現(xiàn)出由小變大的趨勢，而不是躍變?yōu)槟骋还潭ㄖ惦妷?。這種軟啟動(dòng)方式，使系統(tǒng)主回路電機(jī)及開關(guān)器件避免承受過大的沖擊渲涌電流。C3一般選用幾微法的電解電容器.3.3.3為便于從直流電機(jī)主回路接受檢測到的故障信號，例如，電機(jī)過電流，過電壓，VD直流失壓等故障信號，集成控制器內(nèi)部T3晶體管基極經(jīng)-50k13電阻連接1引腳。外部故障信號使Va穩(wěn)壓管導(dǎo)通時(shí)，穩(wěn)壓管導(dǎo)通電流在R6兩端產(chǎn)生邏輯高電壓，此邏輯高電壓使T3管基極上升為邏輯高電壓。由于T3基極與A端線相連，故障信號產(chǎn)生的關(guān)閉過程與欠電壓鎖定過程類似。即使P1=P2=0，T1和T2晶體管截止；==1，和導(dǎo)通。V01=V02=0；關(guān)閉驅(qū)動(dòng)脈沖使主開關(guān)管V關(guān)斷，Va=0，電機(jī)停轉(zhuǎn)。另外，故障信號使，導(dǎo)通提供8引腳㈩腳C3電容的放電路徑，C3放電到零電壓為軟啟動(dòng)作好準(zhǔn)備。故障消除后T3截止,C3由電流源緩慢充電，V01和V02脈沖由窄變寬，由低值逐漸升高到某固定值，電機(jī)在不承受過大啟動(dòng)電流的狀態(tài)下．平穩(wěn)上升到某固定轉(zhuǎn)速。3.3.4系統(tǒng)波系統(tǒng)控制器輸出的控制脈沖電壓V01和V02(11和14腳)的上跳時(shí)間，由一個(gè)鋸齒波電壓V+的谷點(diǎn)時(shí)刻確定。即V01和V02總是在鋸齒渡電壓V+取最小值時(shí)，由邏輯低電平上跳為邏輯高電平(圖3)。為保證V01和V02不同時(shí)出現(xiàn)邏輯高電壓(每間隔一個(gè)鋸齒波出現(xiàn)一次)，Vo1和Vo2的頻率設(shè)置為鋸齒波電壓頻率的二分之一。圖2中，F(xiàn)F觸發(fā)器在CP脈沖控帝葺下輸出Q和兩個(gè)二分頻計(jì)數(shù)脈沖分別至不同或一或非門口B輸入端，即可達(dá)到上述頻率設(shè)置的目地。CP脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻與鋸齒波峰點(diǎn)對齊，CP后沿下跳時(shí)刻與谷點(diǎn)對齊，這樣可保證CP與鋸齒渡的同步同頻率變化。CP與鋸齒波V+的同步同頻率設(shè)置功能，由OSC振蕩器完成。CP實(shí)際是由雙門限比較器將鋸齒波電壓整形后的。OSC輸出波形參見圖3。Vo1和Vo2脈沖的后沿下跳時(shí)刻由鋸齒渡V+的上升沿區(qū)間和V一電壓的交點(diǎn)確定，當(dāng)V+上升到V+≥V-的臨界對應(yīng)時(shí)刻時(shí)，Vo1或Vo2脈沖由邏輯高電平跳變?yōu)檫壿嫷碗娖?。誤差放大器EA的輸出電壓V-，可由2引腳設(shè)定電位器Rp1調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)Rp1使V-等于V+的谷點(diǎn)電壓時(shí)，Vo1和Vo2的脈寬縮減為零，Vo1=Vo2=0；調(diào)節(jié)RP1使V-等于V+的蜂點(diǎn)電壓時(shí)，Vo1和Vo2的脈寬達(dá)到最大值。由于V-電壓由V+的谷點(diǎn)到峰點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)時(shí)，和V+交點(diǎn)在鋸齒波上升沿移動(dòng)所對應(yīng)的時(shí)間為t1，Vo1和Vo2的最大脈沖寬度也為t1。V+與V-的交點(diǎn)比較功能由C比較器(圖2)完成，當(dāng)V+≥V-時(shí)，C比較器輸出的PWM渡形由邏輯低電平變?yōu)楦唠娖剑籚+≤V-時(shí)(V+下降沿交點(diǎn))，C比較器輸出PWM波由邏輯高電平變?yōu)榈碗娖剑瑸楸ＷCPWM波寬不致于太窄，用PWM鎖存器鎖存高電平值，并在CP脈沖下跳時(shí)對鎖存器清零。以進(jìn)行下一個(gè)比較點(diǎn)的鎖存。經(jīng)PWM鎖存器輸出到“或”一“或非”門C輸入端的脈沖最小寬度與CP同寬。集成控制器與系統(tǒng)工作波形圖見圍3。系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過程分析如下：圖10SG1525各點(diǎn)波形與PWM斬波調(diào)壓波形調(diào)節(jié)電位器RP1使誤差放大器輸出一固定的V-電壓．在V+的谷點(diǎn)和V-與V+交點(diǎn)對應(yīng)的區(qū)間內(nèi)有固定的Vo1+Vo2脈沖(11和14腳并接獲Vo1+Vo2)輸出到功率驅(qū)動(dòng)電路，主開關(guān)管V以某固定脈寬斬波輸出Ua，濾波輸由RP1調(diào)節(jié)確定的直流電壓Va值到直流電機(jī)，電機(jī)保持其穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)因某種擾動(dòng)固察使轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，例如，負(fù)載變化使轉(zhuǎn)速下降，則由系統(tǒng)檢測反饋的Vf電壓值跟隨下降，Vf經(jīng)R3及串聯(lián)二極管(此二極管可防止調(diào)試系統(tǒng)時(shí)正負(fù)極接反形成正反饋)使誤差放大器EA(-)反相輸入端電位下降，誤差電壓△E=EA(+)-EA(-)增大(方向由EA(+)指向EA(-))，誤差放大器對△E的比例積分運(yùn)算(EA誤差放大器的輸出9引腳和反相輸入引腳間接有R4、C2構(gòu)成的比例積分反饋網(wǎng)絡(luò))輸出電壓V-值上升，V-的上升使V+≥V-的交點(diǎn)時(shí)刻(鋸齒披上升沿交點(diǎn))后移。Vo1+Vo2和U。脈沖寬度均變寬，Ua的濾波平均值電壓Va按比例積分規(guī)律增大,Va增大使電機(jī)轉(zhuǎn)速回升，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速回升到Rp1設(shè)定值EA(+)所對應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，△E調(diào)節(jié)為零，V-停止比例積分變化，系統(tǒng)進(jìn)入新和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。3.3.5在可逆PWM變換器中，上、下兩個(gè)晶體管經(jīng)常交替工作，如圖10所示。由于晶體管存在關(guān)斷時(shí)間，因此有可能能造成在一個(gè)晶體管未完全關(guān)斷時(shí)，另一個(gè)晶體管已導(dǎo)通，從而使電源短路。為了避免這種情況發(fā)生，根據(jù)功率轉(zhuǎn)換電路的工作要求，設(shè)置了大功率晶體管的導(dǎo)通次序，即脈沖分配電路，使大；功率晶體管能按照指定的順序?qū)āＴ趫D11中，晶體管V1、V4是同時(shí)關(guān)斷的，V2、V3也是同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷的，但V1與V2、V3與V4都不允許同時(shí)導(dǎo)通，否則電源Ud直通短路。設(shè)V1、V4先同時(shí)導(dǎo)通T1秒后同時(shí)關(guān)斷，間隔一定時(shí)間之后，再使V2、V3同時(shí)導(dǎo)通T2秒后同時(shí)關(guān)斷，如此反復(fù)，則電動(dòng)機(jī)電樞端電壓波形如圖11（b）所示。圖11脈沖分配電路電動(dòng)機(jī)電樞端電壓的平均值為Ua==（2α-1）Ud由于0≤α≤1，Ua值的范圍是-Ud～Ud，因而電動(dòng)機(jī)可以在正反兩個(gè)方向調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)。3.3.6系統(tǒng)采用的功率驅(qū)動(dòng)電路取決于主開關(guān)管V的器件類別。用不同類別的主開關(guān)其功率驅(qū)動(dòng)電路也不同。本系統(tǒng)采用BJT功率晶體管的驅(qū)動(dòng)電路。圖2是驅(qū)動(dòng)BJT功率晶體管的一種用的雙電源光電耦合驅(qū)動(dòng)電路，其工作原理如下。Vo1+Vo2為邏輯低電平時(shí)，T4晶體管止．集電極輸出高電平至T3基極，穩(wěn)壓管W與T3均導(dǎo)通，使集電極為低電平。一般可設(shè)計(jì)T3集電極低電平為負(fù)值，例如，設(shè)計(jì)Vca=Vw+VCESa-VCC=—2.6V，受VC3負(fù)位制約；BJT基極電位(A點(diǎn))為VC3+VEB2=-2V(此時(shí)T1管VBE1-VEB2=O．6V反偏電壓截止)。BJT發(fā)射極連于電容C的聯(lián)交點(diǎn)B，可獲得直流懸浮零電位VB(VCC—Vc)=0．(Vc=2Vcc)。該直流懸浮零電位使BJT基極發(fā)射極間有2V的反向偏置電壓，以保證BJT的可靠關(guān)斷。因BJT發(fā)極與電感L相連，電容C還有效隔斷驅(qū)動(dòng)路和L強(qiáng)電電路的直流電聯(lián)系。Vo1+Vo2為高電平時(shí)，T4導(dǎo)通，T3和穩(wěn)壓管關(guān)斷，Vcc經(jīng)R3和T1管基極、發(fā)射極向BJT提供基極開通電流，T2管承受VBE1=-VEB2反壓截止。R1限制BJT導(dǎo)通基流的大小。R2在BJT關(guān)斷瞬間，限制電容C經(jīng)BJT發(fā)射極、基極，T2發(fā)射極、集電極，負(fù)電源回路的反向恢復(fù)電流峰值。調(diào)試圖2中的R5，可改變Vo1+Vo2脈沖的幅值，以適應(yīng)輸入光電耦合電路的參敬定額要求。圖12電路的適應(yīng)性較強(qiáng)．也可用于IGBT絕緣柵雙極晶體管的功率驅(qū)動(dòng)電路。圖12基極驅(qū)動(dòng)電路3．4、相關(guān)數(shù)據(jù)分析該系統(tǒng)調(diào)速精度與調(diào)速范圍要求不高。本系統(tǒng)采用三相(1)CT,RT，RD的選取SG1525集成控制器可輸出0．1～400kHz的脈沖頻率，對應(yīng)CT=0．001～0.1μF，RT=2～150k取值。一般對于BJT和GTo器件可取f=1kHz以下，IGBT器件取f=10kHz左右。f與CT,RT，RD的關(guān)系用下式確定f=l／(t1+t2)=1／(0．67R1CTR1+1.3RDCT)例如f=lkHz，T=0．O01s，取定t1=0．0009s，t2=0．0001s，可算得CT=0．OlμF時(shí)的RT與RD分別為RT=t1／0．67Ct—0.0009／0．67×0．01×=134kRD=t2／1．3CT=0．0001／1．3×0．01×=7．7kt2一般應(yīng)取遠(yuǎn)小于t1的值,否則影響脈沖占空比(t1／(t1+t2))和斬波效率。此處的占空比最大值為0．0009／(0．0001+0．0009)=0.9。(2)R2和RP1的選取VREF(16腳)輸出的最大電流為50mA，一般在40mA以下取值。若取定IREF=1～5mA變化，RP1設(shè)為零值時(shí)可算得R2為R2=VREF／IREF=5．1V／5mA=lkRP1設(shè)置為最大值時(shí)可算得RP1+R2=VREF／IREF=5．1V／lmA=5.1kRP1=4．1k(3)其它引腳器件的確定R5電阻的選取要用調(diào)試方法確定，一般選取一個(gè)可調(diào)電位器Rw和一個(gè)固定的R串聯(lián)組成Rs=Rw+R的結(jié)構(gòu)。當(dāng)Rw調(diào)為零時(shí)，R的大小要足以限制功率驅(qū)動(dòng)電路的輸入電流不超過允許值。例如，功率驅(qū)動(dòng)電路要求Vo1+Vo2=3V．驅(qū)動(dòng)輸入電流最大允許值為50mA，忽略圖2中Tt或T2導(dǎo)通壓降最小值(sat)，可算得R電阻應(yīng)為R=(Vcc1--Vo)／Io=(15—3)V／50mA=0．24k.可選取R=300,略大于計(jì)算值的電阻。由于R上有較大的電流，還要注意其瓦數(shù)的選擇此處可選PR≥(Vcc1--Vo)／Io=0.6W。小結(jié)基于PWM控制直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)與傳統(tǒng)晶閘管可控調(diào)速系統(tǒng)相比,由于具有調(diào)速范圍寬、快速性能好、