PWM直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄前言 1一、設(shè)計(jì)目的2二、設(shè)計(jì)要求2三、直流調(diào)速系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2四、系統(tǒng)參數(shù)選取7五、各部分設(shè)計(jì) 8六、雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14七、系統(tǒng)仿真17八、設(shè)計(jì)總結(jié) 18參考文獻(xiàn) 19、八 、亠刖言由于直流電機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天 領(lǐng)域等各個(gè)方面。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速技術(shù)已成為直流電機(jī)常用的調(diào)速方法，具有調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速?lài)鷮捄凸牡?等特點(diǎn)。而以H橋電路作為驅(qū)動(dòng)器的功率驅(qū)動(dòng)電路，可方便地實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的 四象限運(yùn)行，包括正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代直流電 機(jī)伺服系統(tǒng)中。本文從直流電動(dòng)機(jī)的工作原理入手， 建立了雙閉環(huán)

2、直流調(diào)速系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)分析了系統(tǒng)的原理及其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。 然后按照自動(dòng)控制 原理，對(duì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析和計(jì)算，利用SIMULINK對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了各種參數(shù)給定下的仿真，通過(guò)仿真獲得了參數(shù)整定的依據(jù)。在理論分析和仿 真研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)主電路、反饋電路、觸發(fā)電路及控制電路的具體實(shí)現(xiàn)。 對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行了 實(shí)驗(yàn)測(cè)試，表明所設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠， 具有較好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài) 性能，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。采用 MATLAB軟件中的控制工具箱對(duì)直流電動(dòng)機(jī)雙閉 環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，并用SIMULINK進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)字仿真，同

3、時(shí)查看仿 真波形，以此驗(yàn)證設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)是否可行。一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)對(duì)一個(gè)實(shí)用控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用科學(xué)理論知識(shí)，提高工程意識(shí)和 實(shí)踐技能，使學(xué)生獲得控制技術(shù)工程的基本訓(xùn)練， 培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析 解決實(shí)際問(wèn)題的初步應(yīng)用能力。二、設(shè)計(jì)要求完成所選題目的分析與設(shè)計(jì)，進(jìn)行系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)、論證和選擇；系統(tǒng) 單元主電路和控制電路的設(shè)計(jì)、元器件的選擇和參數(shù)計(jì)算三、直流調(diào)速系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)1、直流電機(jī)PWM調(diào)速控制原理直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：n=(U-IR)/K 其中U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻，為每極磁 通量，K為電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。

4、勵(lì)磁控制法用得很少，大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，改變 電樞電壓可通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)，其中脈沖寬度調(diào)制(PWM)便是常用的改變電樞電 壓的一種調(diào)速方法。其方法是通過(guò)改變電機(jī)電樞電壓接通時(shí)間與通電周期的比值（即占空比）來(lái)調(diào)整直流電機(jī)的電樞電壓 U,從而控制電機(jī)速度。PWM的核心部件是電壓-脈寬變換器，其作用是根據(jù)控制指令信號(hào)對(duì)脈沖 寬度進(jìn)行調(diào)制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號(hào)去控制大功率晶體管的導(dǎo)通時(shí) 間，實(shí)現(xiàn)對(duì)電樞繞組兩端電壓的控制。在本次課程設(shè)計(jì)采用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 進(jìn)行調(diào)速控制。2、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)A.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作過(guò)程和原理： 電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)階段，電動(dòng)

5、機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn) 速（電壓）低于給定值，速度調(diào)節(jié)器的輸入端存在一個(gè)偏差信號(hào)， 經(jīng)放大后輸出的電 壓保持為限幅值，速度調(diào)節(jié)器工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)，速度調(diào)節(jié)器的輸出電壓作為電流給 定值送入電流調(diào)節(jié)器，此時(shí)則以最大電流給定值使電流調(diào)節(jié)器輸出移相信號(hào)，直流電壓迅速上升，電流也隨即增大直到等于最大給定值 ，電動(dòng)機(jī)以最大電流恒流 加速啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的最大電流（堵轉(zhuǎn)電流）可以通過(guò)整定速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值 來(lái)改變。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到給定轉(zhuǎn)速后，速度調(diào)節(jié)器輸入端的偏差信號(hào)減小到 近于零，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài)，閉環(huán)調(diào)節(jié)開(kāi)始起作用。對(duì)負(fù)載引 起的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，速度調(diào)節(jié)器輸入端產(chǎn)生的偏差信號(hào)將隨時(shí)通過(guò)速度調(diào)節(jié)器、電流

6、調(diào)節(jié)器來(lái)修正觸發(fā)器的移相電壓，使整流橋輸出的直流電壓相應(yīng)變化，從而校正和 補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差。另外電流調(diào)節(jié)器的小時(shí)間常數(shù) ，還能夠?qū)σ螂娋W(wǎng)波動(dòng)引 起的電動(dòng)機(jī)電樞電流的變化進(jìn)行快速調(diào)節(jié) ，可以在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還未來(lái)得及發(fā)生改 變時(shí)，迅速使電流恢復(fù)到原來(lái)值，從而使速度更好地穩(wěn)定于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。B雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(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，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。 兩者之間實(shí)行嵌套 連接，如圖1所示。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入， 再用電流調(diào)節(jié) 器的輸出去控制電力電子變換器 UP巳從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱(chēng)作

7、環(huán);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 -電流反饋電壓實(shí)際上在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器始終為不飽和狀態(tài)，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器則處于 飽和和不飽和兩種狀態(tài)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 3所示。圖中Wasr ( s)和Wacr ( S)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。為了引出電流反饋，在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖上必須把電流Id標(biāo)示出來(lái)。電機(jī)在啟 動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器經(jīng)歷了不飽和、飽和、退保和三種狀態(tài)，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程可 分為圖4中的三個(gè)階段。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)速和電流波形如圖4所示。圖4

8、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)速和電流波形圖4中所示的啟動(dòng)過(guò)程，階段I是電流上升階段，電流從0到達(dá)最大允許值Idm, ASR飽和、ACR不飽和；階段U時(shí)恒流升速階段，Id基本保持在Idm，電 動(dòng)機(jī)加速到了給定值n*，ASR飽和、ACR不飽和；階段川時(shí)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（退 飽和階段），ASR不飽和、ACR不飽和。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程利用飽和非線性控制， 獲得了準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控 制，但卻帶來(lái)了轉(zhuǎn)速超調(diào)。C. H橋PWM變換器脈寬調(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， 從而改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電 機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于題目中給定為轉(zhuǎn)速、電

9、流雙閉環(huán)控制的H型雙極式PWM直流調(diào)速系統(tǒng),電動(dòng)機(jī)M兩端電壓Uab的極性隨開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電壓的極性變化而變化。通過(guò)調(diào) 節(jié)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，即占空比，可以達(dá)到對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的目的H型雙極性PWM變換器如圖5所示。+4 ?圖5橋式可逆PWM變換器電路雙極式控制可逆PWM變換器的四個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖6所示。它們的關(guān)系是：Ug1 Ug4 Ug2Ug3。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，當(dāng)0 t ton時(shí)，晶體管VT1、VT4飽和導(dǎo)通而VT2、VT3截止，這時(shí)Uab Us。當(dāng)ton t T時(shí), VT1、VT4截止，但VT2、VT3不能立即導(dǎo)通，電樞電流id經(jīng)VD2、VD3續(xù)流， 這時(shí)Uab -Us。 Uab在一個(gè)

10、周期正負(fù)相間，這是雙極式 PWM變換器的特征，其 電壓、電流波形如圖6所示。電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電壓正負(fù)脈沖的寬窄上。ton當(dāng)正脈沖較寬時(shí),Tton則反轉(zhuǎn)；如果正負(fù)脈沖相等,2，平均輸出電壓為零，則電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)2，則Uab的平均值為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時(shí),雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為tonT - ton2tonUd Us -( -1)TT T如果定義占空比 迥，電壓系數(shù)T2 -1調(diào)速時(shí)，的可調(diào)圍為01，相應(yīng)的1轉(zhuǎn)；當(dāng) -時(shí)，為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn);2Us(1)W，則在雙極式可逆變換器中Us1-11。當(dāng) 時(shí)，為正，電動(dòng)機(jī)正21當(dāng) -時(shí)，=0，電動(dòng)機(jī)停止。但是2電動(dòng)機(jī)停止時(shí)電

11、樞電壓并不等于零， 而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電 流也是交變的 四、系統(tǒng)參數(shù)的選取1、PWM變換器滯后時(shí)間常數(shù)TsPWM控制與變換器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和晶閘管觸發(fā)與整流裝置基本一致。當(dāng)控制電壓Uc改變時(shí)，PWM變換器輸出平均電壓Ud按現(xiàn)行規(guī)律變化，但其響應(yīng) 會(huì)有延遲，最大的時(shí)延是一周開(kāi)關(guān)周期ToPWM裝置的延遲時(shí)間Ts T, 一般選取Ts f =0.001s(3)其中，f-開(kāi)關(guān)器件IGBT的頻率。2、電流濾波時(shí)間常數(shù)和轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)PWM變換器電流濾波時(shí)間常數(shù)的選擇與晶閘管控制電路有所區(qū)別，這里選擇電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi 0.002sCeUnom IdRa = 220 136 0.2

12、=0.132 Vmin/ r(4)nnom1460gd2r22.5 0.5375 30 Ce2=0.18s375 30 0.1322(5)(6)Ti厶=0.03sR 0.5五、各部分設(shè)計(jì)1、電流調(diào)節(jié)器ACR的設(shè)計(jì)A、電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)計(jì)算按小時(shí)間按常數(shù)近似處理，T i取錯(cuò)誤!未找到引用源。=Toi + Ts =0.002+0.001=0.003B、電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求i 5%，并保證穩(wěn)態(tài)時(shí)在電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)下系統(tǒng)無(wú)靜差， 可以 按典型 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性的，因此可以采用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可見(jiàn)式(8)。Wacr(s)( iS (8)iST i 0.003檢

13、查對(duì)電源電壓的抗擾性能： 匸 衛(wèi)03 10 ,分析可知，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的C、電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：i Ti 0.03s。電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益：要求i 5%，根據(jù)典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系可知，應(yīng)取 KiTi 0.5，因此0.50.5“ r 1KI166.7s(9)T i 0.003于是，ACR的比例系數(shù)為(10)I i R 166.7 0.03 0.51 “iI .25s40 0.05D、校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：ci I 166.7s 1(1) PWM變換裝置傳遞函數(shù)的近似條件1 13Ts 3 0.001333.3sci(11)滿(mǎn)足近似條件(2)

14、 校驗(yàn)忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件3, 0.18 0.00340.8sci(12)滿(mǎn)足近似條件(3) 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 13 0.001 0.002235.7sci(13)滿(mǎn)足近似條件E、調(diào)節(jié)器電容和電阻值計(jì)算按所用運(yùn)算放大器取R。40k,各個(gè)電阻和電容值的計(jì)算如下:RiKiR0 1.25 40 50k取50 kCii 0.03Ri 50 100.6 F取 0.6 FCoi4ToiR。4 0.00240 1030.2 F取 0.2 FPI型電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖7所示。鈿PI型電流調(diào)節(jié)器C)圖7含給定濾波與反饋濾波的由以上計(jì)算可得電流調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為Wacr( S)Ki(

15、is 1)1.25(0.03s 1)is0.03s校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 8所示。Ci心心c1_.r, I Ooi冬工鑼t/eal圖8電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖2、速度調(diào)節(jié)器ASR設(shè)計(jì)A、時(shí)間常數(shù)的設(shè)定在電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)中為了達(dá)到電流超調(diào)的要求（i 5%），KiTi 0.5，1所以電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)懇為:轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)2 i 2 0.0030.006sKin。按小時(shí)間常數(shù)處理處理，取(15)B、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié)， 它應(yīng)該包 含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR中?，F(xiàn)在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn) 速環(huán)開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)器應(yīng)該有兩個(gè)積分環(huán)

16、節(jié)， 所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型II型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時(shí)也能滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。由此可見(jiàn)，ASR也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)為WASR( S)Kn( nS 1)(17)c、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算按跟隨性和抗擾性好的原則，取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為:h n 5 0.0160.08s(18)轉(zhuǎn)速環(huán)的開(kāi)環(huán)增益為:2h2 25 0.0162468.75s(19)于是可得ASR的比例系數(shù)為:(h 1) Ce m2h R6 0.05 0.132 0.182 5 0.007 0.5 0.01612.7(20)D、校驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率為:cn468.8 0.0837.5s(21)(1) 電流環(huán)

17、傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件1166.731 0.00378.6scn(22)滿(mǎn)足簡(jiǎn)化條件。(2) 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件11 166.740.0s 1 cn3 on 310.01滿(mǎn)足簡(jiǎn)化條件。(3) 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時(shí)，由典型II型系統(tǒng)的階躍輸入跟隨性能指標(biāo)的關(guān)系可知,n 37.6%，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。實(shí)際上，突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按 ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。系統(tǒng)空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量:136 0.5( 弘)否 2( Cmax)( z)-2 0.812 1.50.13200167.6%5 nCbn m14600.18滿(mǎn)足要求。E、調(diào)節(jié)器電

18、容和電阻值計(jì)算按所用運(yùn)算放大器取R040k ，各電阻和電容值計(jì)算如下:RnnR012.7 40k508k取 510kCnCon4 on 4 0.01 F40 103R。n0.08 廠3廠 Rn 510 103PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖9所示。圖9含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器由以上計(jì)算可得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為WASR( S)n ( n s 1)12.7(0.08s 1)0.08s(24)校正成典型II型系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖10所示圖10轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖六、雙閉環(huán)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)1、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR電路設(shè)計(jì)中采用運(yùn)算放大器TL082作為系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路，如圖11所示，給 定電

19、壓由正負(fù)10V電源加在兩個(gè)電位器上構(gòu)成，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器R11、R22即可 調(diào)節(jié)給定電壓的大小，在經(jīng)過(guò)電壓跟隨器加到速度調(diào)節(jié)器上。圖中穩(wěn)壓二極管 D3、D4配合構(gòu)成限幅器限制ASR輸出的最大電壓，保證了系統(tǒng)在啟動(dòng)過(guò)程中電 機(jī)能夠在最大轉(zhuǎn)矩下安全的恒流啟動(dòng)。實(shí)現(xiàn)飽和非線性控制。圖11轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR電路2、電流調(diào)節(jié)器ACR電路電流環(huán)調(diào)節(jié)器硬件電路是如圖12所示的PI調(diào)節(jié)器。同速度調(diào)節(jié)器，D1、D2 構(gòu)成限幅電路，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起到堵轉(zhuǎn)以 及過(guò)流保護(hù)作用。ASR的輸出作為給定信號(hào)加在U*端，反饋的電流信號(hào)加在UiF 端。圖12電流調(diào)節(jié)器ACR電路電流檢測(cè)部分采用霍爾傳

20、感器檢測(cè)出主回路中的電流，送入電流調(diào)節(jié)器的電流反饋輸入端。通過(guò)調(diào)節(jié)電位器 R20即可調(diào)節(jié) 的值到適當(dāng)?shù)拇笮?。電流檢測(cè)電路 如圖13所示圖13電流檢測(cè)電路3、PWM脈寬控制電路如圖14所示為PWM脈寬控制電路，控制電壓 Uc控制SG3524輸出兩路帶死 區(qū)互補(bǔ)的PWM波，通過(guò)控制電壓Uc的大小控制占空比的大小。然后一路PWM 波連接U5的HIN和U7的LIN，另一路PWM波其通過(guò)SN74LS04反相連接U7 的LIN和U5的HIN，這樣就共同通過(guò)一片SG3524驅(qū)動(dòng)兩路半橋電路，實(shí)現(xiàn)全 橋驅(qū)動(dòng)。圖14 PWM脈寬控制電路SG3524介紹和電路參數(shù)設(shè)定如下：SG3524的基準(zhǔn)源屬于常規(guī)的串聯(lián)式線性

21、直流穩(wěn)壓電源，它向集成塊部的斜 波發(fā)生器、PWM比較器、T型觸發(fā)器等以及通過(guò)16腳向外均提供+5V的工作電 壓，基準(zhǔn)電壓振蕩器先產(chǎn)生0.6V-3.5V的連續(xù)不對(duì)稱(chēng)鋸齒波電壓 Vj,再變換成矩形 波電壓送至觸發(fā)器、或非門(mén)，并由3腳輸出。本設(shè)計(jì)采用集成脈寬調(diào)制器SG3524作為脈沖信號(hào)發(fā)生的核心元件。根據(jù)主 電路中MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率，選擇適當(dāng)?shù)腞T、CT值即可確定振蕩頻率。振蕩器 頻率由SG3524的6腳、7腳外接電容器CT和外接電阻器RT決定，其 為:f=1.15/RTCT。由初始條件知，開(kāi)關(guān)頻率為10kHz，可以選擇RT=12kQ , CT=0.01uF。兩 路輸出單獨(dú)使用時(shí)，輸出脈沖占空

22、比為 0%45%脈沖頻率為振蕩頻率的一半。兩路輸出并聯(lián)使用才能使輸出脈沖占空比為0%90%脈沖頻率為振蕩頻率IR2110介紹與電路參數(shù)設(shè)定如下:MOSFET驅(qū)動(dòng)采用了集成芯片IR2110, IR2110采用HVIC和閂鎖抗干擾CMOS工藝制作，具有獨(dú)立的高端和低端輸出通道；邏輯輸入與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS輸出兼容；浮置電源采用自舉電路，其工作電壓可達(dá)500V，du/dt= 50V/ns ,在15V下的靜態(tài)功耗僅有1.6mW;輸出的柵極驅(qū)動(dòng)電壓圍為1020V,邏輯電 源電壓圍為515V,邏輯電源地電壓偏移圍為一5V+ 5V0 IR2110采用CMOS 施密特觸發(fā)輸入，兩路具有滯后欠壓鎖定。因SG3524振蕩頻率為10KHz,電容C35和C45大小取1uF。且為了防止IR2110驅(qū)動(dòng)的半橋直通，反相器需有一定的時(shí)間裕量，保證同一路IR2110兩互補(bǔ)信號(hào)有死區(qū)，在這里用SN74LS14構(gòu)成的反相器可以滿(mǎn)足要求。七、系統(tǒng)仿真圖15雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真原理圖圖中，step為一個(gè)電壓階躍信號(hào)，當(dāng)t=0時(shí)，跳變?yōu)殡A躍值為10的信