《自動控制原理與應(yīng)用》課件第7章

第7章直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)7.1直流脈寬調(diào)制電路的工作原理

7.2脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路

7.3直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)的仿真7.1直流脈寬調(diào)制電路的工作原理

7.1.1不可逆PWM變換器不可逆PWM變換器就是直流斬波器，其電路原理圖如圖7－1所示。它采用了全控式的電力晶體管，開關(guān)頻率可達(dá)4kHz。直流電壓Us由不可控整流電源提供，采用大電容C濾波，二極管VD在晶體管VT關(guān)斷時為電樞回路提供釋放電感儲能的續(xù)流回路。圖7-1不可逆PWM變換器電路原理圖

大功率晶體管VT的基極由脈寬可調(diào)的脈沖電壓ub驅(qū)動，當(dāng)ub為正時，VT飽和導(dǎo)通，電源電壓Us通過VT的集電極回路加到電動機(jī)電樞兩端；當(dāng)ub為負(fù)時，VT截止，電動機(jī)電樞兩端無外加電壓，電樞的磁場能量經(jīng)二極管VD釋放(續(xù)流)。電動機(jī)電樞兩端得到的電壓UAB為脈沖波，其平均電壓為式中ρ=ton/T為一個周期T中，大功率晶體管導(dǎo)通時間的比率，稱為負(fù)載電壓系數(shù)或占空比，ρ的變化范圍在0～1之間。一般情況下周期T固定不變，當(dāng)調(diào)節(jié)ton，使ton在0～T范圍內(nèi)變化時，則電動機(jī)電樞端電壓Ud在0～Us之間變化，而且始終為正，因此，電動機(jī)只能單方向旋轉(zhuǎn)，為不可逆調(diào)速系統(tǒng)。這種調(diào)節(jié)方法也稱為定頻調(diào)寬法。圖7-2所示為穩(wěn)態(tài)時電動機(jī)電樞的脈沖端電壓ud、電樞電壓平均值Ud、電動機(jī)反電勢E和電樞電流id的波形。由于晶體管開關(guān)頻率較高，利用二極管VD的續(xù)流作用，電樞電流id是連續(xù)的，而且脈動幅值不是很大，對轉(zhuǎn)速和反電勢的影響都很小，可忽略不計，即認(rèn)為轉(zhuǎn)速和反電勢為恒值。圖7-2電壓和電流波形圖

7.1.2可逆PWM變換器

1.雙極式PWM變換器雙極式PWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式有H型和T型兩種，我們主要討論常用的H型變換器。如圖7-3所示，雙極式H型PWM變換器由四個晶體管和四個二極管組成，其連接形狀如同字母H，因此稱為“H型”PWM變換器。它實際上是兩組不可逆PWM變換器電路的組合。圖7-3

雙極式H型PWM變換器原理圖

H形可逆輸出的PWM脈寬調(diào)制電路，根據(jù)輸出電壓波形的極性可分為雙極性和單極性兩種方式。雙極性和單極性的電路連接形式是一樣的，如圖7-3所示，區(qū)別只是四個晶體管基極驅(qū)動信號的極性不同。在圖7-3所示的電路中，四個晶體管的基極驅(qū)動電壓分為兩組，VT1和VT4同時導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動電壓ub1=ub4；VT2和VT3同時導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動電壓ub2=ub3=－ub1，它們的波形如圖7-4所示。在一個周期內(nèi)，當(dāng)0≤t<ton時，ub1和ub4為正，晶體管VT1和VT4飽和導(dǎo)通；而ub2和ub3為負(fù)，VT2和VT3截止，這時，電動機(jī)電樞AB兩端電壓uAB=+Us，電樞電流id從電源Us的正極→VT1→電動機(jī)電樞→VT4→到電源Us的負(fù)極。當(dāng)ton≤t<T時，ub1和ub4變負(fù)，VT1和VT4截止；ub2和ub3變正，但VT2和VT3并不能立即導(dǎo)通，因為在電動機(jī)電樞電感向電源Us釋放能量的作用下，電流id沿回路2經(jīng)VD2和VD3形成續(xù)流，在VD2和VD3上的壓降使VT2和VT3的集電極-射極間承受反壓，當(dāng)id過零后，VT2和VT3導(dǎo)通，id反向增加，到t=T時id達(dá)到反向最大值，這期間電樞AB兩端電壓uAB=－Us。圖7-4雙極式PWM變換器電壓電流波形圖由于電樞兩端電壓uAB的正負(fù)變化，使得電樞電流波形根據(jù)負(fù)載大小分為兩種情況。當(dāng)負(fù)載電流較大時，電流id的波形如圖7-4中的id1，由于平均負(fù)載電流大，在續(xù)流階段(ton<t<T)電流仍維持正方向，電動機(jī)工作在正向電動狀態(tài)；當(dāng)負(fù)載電流較小時，電流id的波形如圖7－4中的id2，由于平均負(fù)載電流小，在續(xù)流階段，電流很快衰減到零，于是VT2和VT3的c-e極間反向電壓消失，VT2和VT3導(dǎo)通，電樞電流反向，id從電源Us正極→VT2→電動機(jī)電樞→VT3→電源Us負(fù)極，電動機(jī)處在制動狀態(tài)。同理，在0≤t<ton期間，電流也有一次倒向。由于在一個周期內(nèi)，電樞兩端電壓正負(fù)相間，即在0≤t<ton期間為+Us，在ton≤t<T期間為-Us,所以稱為雙極性PWM變換器。利用雙極性PWM變換器，我們只要控制其正負(fù)脈沖電壓的寬窄，就能實現(xiàn)電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。當(dāng)正脈沖較寬時(ton>T/2)，則電樞兩端平均電壓為正，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時(ton<T/2)，電樞兩端平均電壓為負(fù)，電動機(jī)反轉(zhuǎn)；如果正負(fù)脈沖電壓寬度相等(ton=T/2)，平均電壓為零，則電動機(jī)停止。此時電動機(jī)的停止與四個晶體管都不導(dǎo)通時的停止是有區(qū)別的，四個晶體管都不導(dǎo)通時的停止是真正的停止。平均電壓為零時的電動機(jī)停止，電動機(jī)雖然不動，但電動機(jī)電樞兩端瞬時電壓值和瞬時電流值都不為零，而是交變的，電流平均值為零，不產(chǎn)生平均力矩，但電動機(jī)帶有高頻微振，因此能克服靜摩擦阻力，消除正、反向的靜摩擦死區(qū)。雙極性可逆PWM變換器電樞平均端電壓可用公式表示為

以ρ=Ud/Us來定義PWM電壓的占空比，則ρ與ton的關(guān)系為調(diào)速時，ρ的變化范圍變成-1≤ρ≤1。當(dāng)ρ為正值時，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)ρ為負(fù)值時，電動機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)ρ＝0時，電動機(jī)停止。雙極式PWM變換器的優(yōu)點是：電流連續(xù)，可使電動機(jī)在四個象限中運(yùn)行，電動機(jī)停止時，有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)，低速時每個晶體管的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于晶體管的可靠導(dǎo)通，平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍大。雙極式PWM變換器的缺點是：在工作過程中，四個大功率晶體管都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，且容易發(fā)生上、下兩管同時導(dǎo)通的事故，降低了系統(tǒng)的可靠性。為了防止雙極式PWM變換器的上、下兩管同時導(dǎo)通，可在一管關(guān)斷和另一管導(dǎo)通的驅(qū)動脈沖之間，

設(shè)置邏輯延時環(huán)節(jié)。

2.單極式PWM變換器單極式PWM變換器的電路和雙極式PWM變換器的電路一樣，只是驅(qū)動脈沖信號不一樣。在單極式PWM變換器中，四個晶體管基極的驅(qū)動電壓是：左邊兩管VT1和VT2的驅(qū)動脈沖ub1=-ub2，具有與雙極式一樣的正負(fù)交替的脈沖波形；使VT1和VT2交替導(dǎo)通。右邊兩管VT3和VT4的驅(qū)動脈沖與雙極性時不同，改成因電動機(jī)的轉(zhuǎn)向不同而施加不同的直流控制信號。如果電動機(jī)正轉(zhuǎn)，就使ub3恒為負(fù)、ub4恒為正，使VT3截止、VT4飽和導(dǎo)通，VT1和VT2仍工作在交替開關(guān)狀態(tài)。這樣，在0≤t≤ton期間，電動機(jī)電樞兩端電壓uAB=Us，而在ton≤t≤T期間，uAB=0。在一個周期內(nèi)電動機(jī)電樞兩端電壓uAB總是大于零的，所以稱為單極式PWM變換器。電動機(jī)正轉(zhuǎn)時的電壓電流波形如圖7－5所示。圖7-5單極式PWM變換器電壓電流波形

如果希望電動機(jī)反轉(zhuǎn)，就使ub3恒為正、ub4恒為負(fù)，使VT3飽和導(dǎo)通、VT4截止，VT1和VT2仍工作在交替開關(guān)狀態(tài)。這樣，在0≤t≤ton期間，電動機(jī)電樞兩端電壓uAB=0，而在ton≤t≤T期間，uAB=－Us。由于單極式PWM變換器的VT3、VT4二者中總有一個常通，而另一個截止，這一對開關(guān)元件無須頻繁交替導(dǎo)通，因而減少了開關(guān)損耗和上、下管同時導(dǎo)通的幾率，可靠性得到了提高。同時，當(dāng)電動機(jī)停止工作時，Ud=0，其瞬時值也為零，因而空載損耗也減少了。但此電路無高頻微振，啟動較慢，其低速性能不如雙極性的好。

3.受限單極式PWM變換器在單極式PWM變換器電路中有一對晶體管開關(guān)元件VT1和VT2交替導(dǎo)通，仍有上、下管直通的危險。如果將控制方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，當(dāng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)時，讓ub2恒為負(fù)，使VT2一直截止，VT1則處于開關(guān)工作狀態(tài)；當(dāng)電動機(jī)反轉(zhuǎn)時，讓ub1恒為負(fù)，使VT1一直截止，VT2處于開關(guān)工作狀態(tài)，其它晶體管的驅(qū)動信號與單極式電路相同，這樣就不會產(chǎn)生上、下管直通的故障了，這種控制方式稱為受限單極式。7.2脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路

直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理圖如圖7-6所示，由主電路和控制電路兩部分組成，采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制方案，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器均為PI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速反饋信號由直流測速發(fā)電機(jī)得到，電流反饋信號由霍爾電流變換器得到，這部分的工作原理與前面介紹的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同。主電路采用PWM變換器供電，主要有脈寬調(diào)制器UPW、調(diào)制波發(fā)生器GM、邏輯延時電路DLD和電力晶體管基極驅(qū)動器CD組成，其中關(guān)鍵的部件是脈寬調(diào)制器。圖7-6直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理圖

7.2.1直流脈寬調(diào)制器

在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，晶體管基極的驅(qū)動信號是脈沖寬度可調(diào)的電壓信號。脈寬調(diào)制器實際上是一種電壓—脈沖變換器裝置，由電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓Uc控制，給PWM裝置輸出脈沖電壓信號，其脈沖寬度和Uc成正比。常用的脈寬調(diào)制器有以下幾種：①用鋸齒波作調(diào)制信號的鋸齒波脈寬調(diào)制器；②用三角波作調(diào)制信號的三角波脈寬調(diào)制器；③用多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路組成的脈寬調(diào)制器；④數(shù)字脈寬調(diào)制器。圖7-7鋸齒波脈寬調(diào)制器原理圖

鋸齒波脈寬調(diào)制器是一個由運(yùn)算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器，如圖7-7所示。圖7-7中，加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有3個輸入信號，一個輸入信號是鋸齒波調(diào)制信號Usa，由鋸齒波發(fā)生器提供，其頻率是主電路所需的開關(guān)調(diào)制頻率，一般為1～4kHz；另一個輸入信號是控制電壓Uc，是系統(tǒng)的給定信號經(jīng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器輸出的直流控制電壓，其極性與大小隨時可變，Uc與Usa在運(yùn)算放大器的輸入端疊加，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈沖寬度可變的調(diào)制輸出電壓Upw；為了得到雙極性脈寬調(diào)制電路所需的控制信號，再在運(yùn)算放大器的輸入端引入第三個輸入信號——負(fù)偏移電壓Up，其值為 ，這樣：當(dāng)Uc=0時，輸出脈沖電壓Upw的正負(fù)脈沖寬度相等，如圖7－8(a)所示。當(dāng)Uc>0時，+Uc的作用和-Up相減，經(jīng)運(yùn)算放大器倒相后，輸出脈沖電壓Upw的正半波變窄，負(fù)半波變寬，如圖7-8(b)所示。當(dāng)Uc<0時，-Uc的作用和-Up相加，則情況相反，輸出脈沖電壓Upw的正半波增寬，負(fù)半波變窄，如圖7-8(c)所示。這樣，通過改變控制電壓Uc的極性，也就改變了雙極式PWM變換器輸出平均電壓的極性，因而可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。通過改變控制電壓Uc的大小，則就能改變輸出脈沖電壓的寬度，從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖7-8鋸齒波脈寬調(diào)制器波形圖

7.2.2邏輯延時電路在可逆PWM變換器中，由于晶體管的關(guān)斷過程中有一段存儲時間和電流下降時間，總稱關(guān)斷時間，在這段時間內(nèi)晶體管并未完全關(guān)斷。如果在此期間另一個晶體管已經(jīng)導(dǎo)通，則將造成上、下兩管直通，從而使電源正負(fù)極短路。為了避免發(fā)生這種情況，在系統(tǒng)中設(shè)置了由RC電路構(gòu)成的邏輯延時電路DLD，保證在對一個管子發(fā)出關(guān)閉脈沖后，延時一段時間后再發(fā)出對另一個管子的開通脈沖。由于晶體管導(dǎo)通時也存在開通時間，所以，延時時間只要大于晶體管的存儲時間就可以了。

7.2.3基極驅(qū)動器和保護(hù)電路脈寬調(diào)制器輸出的脈沖信號一般功率較小，不能用來直接驅(qū)動主電路的晶體管，必須經(jīng)過基極驅(qū)動器的功率放大，以確保晶體管在開通時能迅速達(dá)到飽和導(dǎo)通，關(guān)斷時能迅速截止。基極驅(qū)動器的每個開關(guān)過程包含三個階段，即開通、飽和導(dǎo)通和關(guān)斷。在采用大功率晶體管的電機(jī)拖動電路中，電源容量很大，如果大功率晶體管損壞了，就有可能在基極回路中流過很大的電流，為了防止晶體管故障時損害基極電路，晶體管的驅(qū)動電路必須要有快速自動保護(hù)功能?，F(xiàn)在，有專門的驅(qū)動保護(hù)集成電路，如法國湯姆遜（THOMSON）公司生產(chǎn)的UAA4002芯片，可以實現(xiàn)對功率晶體管的最優(yōu)基極驅(qū)動，同時實現(xiàn)對開關(guān)晶體管的非集中保護(hù)。UAA4002芯片的原理框圖如圖7-9所示。

圖7-9UAA4002原理框圖

1.UAA4002的特點

①標(biāo)準(zhǔn)的16腳雙排直插式結(jié)構(gòu)。②UAA4002將接收到的以邏輯信號輸入的導(dǎo)通信號轉(zhuǎn)變?yōu)榧拥焦β示w管上的基極電流，這一基極電流可以自動調(diào)節(jié)，保證晶體管總處于準(zhǔn)飽和狀態(tài)。UAA4002輸出的最大電流為0.5A，也可以外接晶體管擴(kuò)大。③UAA4002可給晶體管加-3A的反向基極電流，保證晶體管快速關(guān)斷。這個負(fù)的基極電流亦可通過外接晶體管擴(kuò)大。

④UAA4002內(nèi)裝高速邏輯處理器保護(hù)晶體管，監(jiān)控導(dǎo)通期間晶體管集—射極電壓和集電極電流，亦監(jiān)控集成電路的正負(fù)電源電壓和芯片溫度，對被驅(qū)動的晶體管實現(xiàn)就地保護(hù)(非集中保護(hù))，無需經(jīng)隔離環(huán)節(jié)，所以執(zhí)行快速、保護(hù)準(zhǔn)確。保護(hù)功能包括：過流保護(hù)，退飽和保護(hù)(1～5.5V，由用戶設(shè)定)；最小導(dǎo)通時間限制（最小導(dǎo)通時間在1～12μs之間，由用戶設(shè)定)，最大導(dǎo)通時間限制；正向驅(qū)動電源電壓監(jiān)控(小于7V時保護(hù)，不可調(diào))；負(fù)驅(qū)動電源電壓監(jiān)控(保護(hù)值由用戶設(shè)定)；芯片過熱保護(hù)(保護(hù)UAA4002本身)。⑤可外接抗飽和二極管。⑥與通常的驅(qū)動模塊不一樣，其輸入端可接收電平信號和交變脈沖信號，如果需要對輸入端隔離，可外加光電耦合器或微分變壓器。

2.管腳功能和參數(shù)確定如圖7-9所示，管腳的功能和參數(shù)如下：腳14接正電源（推薦值為+10V）。腳2接負(fù)電源（推薦值為-5V）。腳9接地。腳1通過一小電感L接被驅(qū)動功率晶體管基極，輸出反向基極關(guān)斷電流IB2。腳3為封鎖端，高電位時封鎖輸出信號，零電位時解除封鎖。

腳4為輸入方式選擇端，高電平時選用電平方式，低電平時選用脈沖方式。選用電平方式時可將腳4懸空或通過一阻值不小于47kΩ的電阻接正電源UCC。脈沖方式用在控制電路必須電隔離的場合，UAA4002由交變脈沖控制，其方法是將腳4直接接地（接腳9)，此時加到輸入端的控制信號幅度至少為±2V，并低于電源正負(fù)電壓UCC和U-，即用此方式，負(fù)電源電壓U-的絕對值必須大于2.5V。腳5為輸入端。腳6通過電阻R-接負(fù)電源(腳2)。R-與RT的值決定負(fù)電源欠壓保護(hù)的門檻電壓|U-|min，其關(guān)系為若不用此功能，

腳6可直接接地或接負(fù)電源。

腳7通過電阻RT接地，RT的值決定管子最小導(dǎo)通時間ton(min)(μs)，兩者關(guān)系為ton(min)=0.06RT(kΩ)。ton(min)可在1～12μs之間調(diào)節(jié)。腳8通過電容CT接地。CT、RT值決定管子最大導(dǎo)通時間ton(max)，其關(guān)系為ton(max)(μs)=2RT(kΩ)×CT(nF)。如最大導(dǎo)通時間不限制，可將腳8直接接地。腳10通過電阻RD接地，可使輸出端電壓的前沿相對輸入端電壓的前沿延遲TD，其關(guān)系為TD(μs)=0.05RD(kΩ)。TD值可在1～20μs范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。若不采用延遲功能，可將腳10直接接正電源UCC。腳11通過電阻RSD接地。RSD上的電壓值由下式?jīng)Q定：UBSD=10RSD/RT(V)，當(dāng)從腳13引入的管壓降UCE>URSD時，飽和動作。URSD可在1～5.5V間調(diào)節(jié)。如腳11開路，其電位自動限制在5.5V。如放棄過飽和保護(hù)，可將腳11直接接負(fù)電源。腳12為電流信號輸入端，其電壓值為負(fù)。當(dāng)?shù)陀?0.2V時過流保護(hù)動作。腳13通過抗飽和二極管接至被驅(qū)動功率晶體管集電極。腳15通過電阻R接正電源UCC，其阻值決定正向基極驅(qū)動電流

式中：UBE(GTR)為被驅(qū)動功率管GTR的b、e間壓降；UCE為UAA4002內(nèi)部輸出級U1的飽和壓降。腳16通過一小電阻RB接被驅(qū)動功率晶體管基極，輸出正向基極驅(qū)動電流IB1。

7.2.4由PWM集成芯片組成的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)

1.SG1731芯片簡介

SG1731是美國SiliconGeneral公司針對直流電動機(jī)PWM控制而設(shè)計的單片IC，也可用于液壓PWM控制。該芯片內(nèi)置三角波發(fā)生器、誤差運(yùn)算放大器、比較器及橋式功放電路等。其原理是把一個直流電壓與三角波疊加形成脈寬調(diào)制方波，加到橋式功放電路上輸出。SG1731的管腳排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7-10所示。

圖7-10SG1731的管腳排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(a)管腳排列；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SG1731管腳的基本功能如下：①16腳和9腳接電源±Us(±3.5～±15V)，用于芯片的控制電路。②14腳和11腳接電源±U0(±2.5～±22V)，用于橋式功放電路。③比較器A1、A2，雙向恒流源及外接電容C組成三角波發(fā)生器，其振蕩頻率f由電容C和外供正負(fù)參考電壓2uΔ+、2uΔ-(2腳和7腳)決定：式中:Δu=2uΔ+-2uΔ-。④A3為偏差放大器，3腳為正相輸入端，4腳為反相輸入端，5腳為輸出端。⑤A4、A5為比較器，外加電壓+UT、-UT為正負(fù)門檻電壓。⑥15腳為關(guān)斷控制端，當(dāng)該輸入端為低電平時，封鎖輸出信號。⑦10腳為芯片片基，6腳外接電容后接地。

2.由SG1731組成的直流調(diào)速系統(tǒng)如圖7-11所示為SG1731組成的直流調(diào)速系統(tǒng)。SG1731的12腳、13腳可輸出±100mA的電流。圖7-11SG1731組成的PWM直流調(diào)速系統(tǒng)7.2.5由單片機(jī)控制的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制，也可由單片微機(jī)來實現(xiàn)。由單片微機(jī)控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的原理圖如圖7-12所示。圖7-12單片機(jī)控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)主電路由四個大功率晶體管模塊VT1～VT4構(gòu)成H型脈寬調(diào)制電路，VD1～VD4分別集成在晶體管模塊VT1～VT4內(nèi)部，起續(xù)流作用，VT1～VT4上并聯(lián)的R、C和VD為過電壓吸收電路。直流電源由不可控整流電路提供，RL為限流電阻，用以限制開始給電時的充電電流值，然后由KM閉合將RL切除，R1、R2為均壓電阻。控制電路為轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速反饋信號由測速發(fā)電機(jī)得到，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)系統(tǒng)；電流反饋信號由霍爾電流傳感器得到，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)的輸出分別接到M1～M4，M1～M4分別為VT1～VT4的驅(qū)動模塊，內(nèi)部含有光電隔離電路和開關(guān)放大電路。轉(zhuǎn)速給定信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定信號的大小，即改變占空比ρ(ρ=t1/T)的大小。脈寬調(diào)制電路由單片機(jī)實現(xiàn)，單片機(jī)根據(jù)給定的占空比，由軟件編程來實現(xiàn)脈沖寬度函數(shù)。脈沖寬度函數(shù)如圖7-13所示，t1為導(dǎo)通時間，t2=T－t1為斷開時間，T為脈沖寬度函數(shù)的周期。實現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制函數(shù)的軟件可通過改變延時t1及t2來改變占空比。編制方法在此略去，有興趣者可以參閱相關(guān)書籍。驅(qū)動器將脈沖寬度波形加以放大，以便控制PWM變換器的接通或斷開。圖7-13脈沖寬度函數(shù)示意圖

7.3直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)的仿真7.3.1單閉環(huán)PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種基本的反饋控制系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-14所示。其中，ASR是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，一般采用PI控制，UPW為PWM波生成環(huán)節(jié)，其算法由軟件確定，GD為驅(qū)動電路模塊，UR為二極管整流橋，UPEM為H橋主電路，M為直流電動機(jī)，TG為測速電機(jī)。圖7-14轉(zhuǎn)速閉環(huán)PWM調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對該單閉環(huán)速度反饋PWM直流調(diào)速系統(tǒng)采用定性仿真，仿真模型如圖7-15所示。其中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用PI控制器，PI參數(shù)設(shè)置Kp為1，Ki為5，輸出限幅為［10，－10］（V）；二極管整流部分用直流電