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《電力電子技術(shù)課程設(shè)計直流雙極式可逆pwm調(diào)速系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、目錄1任務(wù)分析11.1概述11.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖21.3橋式可逆PWM變換器的工作原理21.4PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜特性42電路設(shè)計52.1給定及偏移電源52.2雙環(huán)調(diào)節(jié)器電路62.2.1電流調(diào)節(jié)器62.2.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器62.3信號產(chǎn)生電路72.4驅(qū)動電路92.5轉(zhuǎn)速及電流檢測電路103調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定113.1電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算113.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算123.3參數(shù)的校驗133.3.1電流參數(shù)的校驗133.3.2轉(zhuǎn)速參數(shù)的校驗143.3.3校驗退飽和轉(zhuǎn)速超調(diào)量154心得體會16參考文獻17附錄18直流雙極式可逆PW
2、M調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1任務(wù)分析1.1概述采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方式，形成脈寬調(diào)制變換器—直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。脈寬調(diào)制變換器是把脈沖寬度進行調(diào)制的一種直流斬波器，脈寬調(diào)制，是利用電力電子開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，將直流電壓變成連續(xù)的直流脈沖序列，并通過控制脈沖的寬度或周期達到變壓的目的。與V-M系統(tǒng)相比，PWM系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：1）主電路線路簡單，需用的功率器件少。2）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。3）低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào)速范圍寬，可達1：1000
3、0左右。4）若是與快速響應(yīng)的電機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗干擾能力強。5）功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，道通損耗小，當開關(guān)頻率適中時，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率高。6）直流電流采用不控整流時，電網(wǎng)功率因素比相控整流器高。由于有以上優(yōu)點直流PWM系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛，特別是在中、小容量的高動態(tài)性能中，已完全取代了V-M系統(tǒng)。為達到更好的機械特性要求，一般直流電動機都是在閉環(huán)控制下運行。經(jīng)常采用的閉環(huán)系統(tǒng)有轉(zhuǎn)速負反饋和電流截止負反饋。191.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器
4、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)電機轉(zhuǎn)速，達到設(shè)計要求?？傮w方案簡化圖如圖1所示。圖1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化圖1.3橋式可逆PWM變換器的工作原理脈寬調(diào)制器的作用是：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，從而平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。橋式可逆PWM變換器電路如圖2所示。這是電動
5、機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。19圖2橋式可逆PWM變換器電路雙極式控制可逆PWM變換器的四個驅(qū)動電壓波形如圖3所示。圖3PWM變換器的驅(qū)動電壓波形他們的關(guān)系是：。在一個開關(guān)周期內(nèi)，當時，晶體管、飽和導(dǎo)通而、截止，這時。當時，、截止，但、不能立即導(dǎo)通，電樞電流經(jīng)、續(xù)流，這時。在一個周期內(nèi)正負相間，這是雙極式PWM變換器的特征，其電壓、電流波形如圖2所示。電動機的正反轉(zhuǎn)體現(xiàn)在驅(qū)動電壓正、負脈沖的寬窄上。當正脈沖較寬時，，則19的平均值為正，電動機正轉(zhuǎn)，當正脈沖較窄時，則反轉(zhuǎn)；如果正負脈沖相等，，平均輸出電壓
6、為零，則電動機停止。雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為如果定義占空比，電壓系數(shù)則在雙極式可逆變換器中調(diào)速時，的可調(diào)范圍為0～1相應(yīng)的。當時，為正，電動機正轉(zhuǎn)；當時，為負，電動機反轉(zhuǎn)；當時，，電動機停止。但電動機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負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等于零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電動機的損耗這是雙極式控制的缺點。但它也有好處，在電動機停止時仍然有高頻微震電流，從而消除了正、反向時靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用。雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點：
7、1）電流一定連續(xù)。2）可使電動機在四象限運行。3）電動機停止時有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。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。1.4PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜特性由于采用了脈寬調(diào)制，電流波形都是連續(xù)的，因而機械特性關(guān)系式比較簡單，電壓平衡方程如下19.按電壓平衡方程求一個周期內(nèi)的平均值，即可導(dǎo)出機械特性方程式，電樞兩端在一個周期內(nèi)的電壓都是，平均電流用表示，平均轉(zhuǎn)速，而電樞電感壓降的平均值在穩(wěn)態(tài)時應(yīng)為零。于是其平均值方程可以寫成則機械特性方程式192電路設(shè)計橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的如圖4所
8、示。PWM變換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。由于電容容量較大，突加電源時相當于短路，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傳入電阻Rz，合上電源后，用延時開關(guān)
