PWM直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 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專心-專注-專業(yè) 前言 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)速范圍寬和功耗低等特點(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

2、從直流電動(dòng)機(jī)的工作原理入手，建立了雙閉環(huán)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

3、進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)字仿真,同時(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

4、樞電壓控制法。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

5、，電動(dòng)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、電流調(diào)節(jié)器來(lái)

6、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UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，

7、稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 圖1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)其中：ASR-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR-電流調(diào)節(jié)器 TG-測(cè)速發(fā)電機(jī) TA-電流互感器 UPE-電力電子變換器 -轉(zhuǎn)速給定電壓 Un-轉(zhuǎn)速反饋電壓 -電流給定電壓 -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。 圖2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖雙閉環(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3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖中和分別表示轉(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)圖上必須把電流標(biāo)

8、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 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

9、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兩端電壓的極性隨開關(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。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。 圖6 雙極式控制可逆PWM變換器的驅(qū)動(dòng)電壓、輸出電壓和電流波形它們的關(guān)系是：。在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)時(shí)，晶體管VT1、VT4飽和導(dǎo)通而VT2、VT3截止，這

10、時(shí)。當(dāng)時(shí)，VT1、VT4截止，但VT2、VT3不能立即導(dǎo)通，電樞電流經(jīng)VD2、VD3續(xù)流，這時(shí)。在一個(gè)周期內(nèi)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。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，則的平均值為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時(shí)，則反轉(zhuǎn)；如果正負(fù)脈沖相等，平均輸出電壓為零，則電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為 (1)如果定義占空比，電壓系數(shù)，則在雙極式可逆變換器中 (2)調(diào)速時(shí)，的可調(diào)范圍為01，相應(yīng)的。當(dāng)時(shí)，為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)時(shí)，為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)時(shí)，=0，電動(dòng)機(jī)停止。但是電動(dòng)機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)

11、脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的。4、 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)控制電壓改變時(shí)，PWM變換器輸出平均電壓按現(xiàn)行規(guī)律變化，但其響應(yīng)會(huì)有延遲，最大的時(shí)延是一周開關(guān)周期T。PWM裝置的延遲時(shí)間，一般選取 =0.001s (3) 其中，-開關(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) =0.132 Vminr （4） =0.18s （5）=0.03s （6）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

12、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，取 =+=0.002+0.001=0.003 (7)B、電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，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）。 (8)檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：，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)：。 電流環(huán)開環(huán)增益：要求，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，因此 (9)于是，ACR的比例系數(shù)為 （10）D、校驗(yàn)近似條件 電流環(huán)截止頻率：166.7 （1）PWM變換裝

13、置傳遞函數(shù)的近似條件 (11)滿足近似條件。 （2）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 (12)滿足近似條件。（3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 (13)滿足近似條件。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，各個(gè)電阻和電容值的計(jì)算如下： 取50 取0.6 取0.2PI型電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖7所示。 圖7 含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器由以上計(jì)算可得電流調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為 (14) 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。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（），所以電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為： （1

14、5） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)處理處理，取 (16) 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)開環(huán)調(diào)節(jié)器應(yīng)該有兩個(gè)積分環(huán)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 (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： (18) 轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)增益為： (19) 于是可得ASR的比例系數(shù)為： (20) D、校驗(yàn)近似條件 轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率為： （2

15、1） （1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件 (22) 滿足簡(jiǎn)化條件。 （2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 (23) 滿足簡(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，不能滿足設(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： 滿足要求。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，各電阻和電容值計(jì)算如下： 取510 取0.2 取1 PI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 (24)

16、 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6、 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

17、、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

18、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)式線性直流穩(wěn)壓電源,它向集成塊內(nèi)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)稱鋸齒波電壓Vj,再變換成矩形波電壓,送至觸發(fā)器、或非門,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、

19、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，開關(guān)頻率為10kHz，可以選擇RT=12k ，CT=0.01uF。兩路輸出單獨(dú)使用時(shí)，輸出脈沖占空比為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；

20、輸出的柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍為1020V，邏輯電源電壓范圍為515V，邏輯電源地電壓偏移范圍為5V5V。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)成的反相器可以滿足要求。7、 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的信號(hào)。 圖中subsystem是新建的一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)，其等效為ASR或者ACR，只是兩者的參數(shù)設(shè)置不一樣，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，包含比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)，如圖16所示。圖16 ASR和ACR內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖17 轉(zhuǎn)速環(huán)仿真結(jié)果雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖17所示，系統(tǒng)