控制直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文[1]

1、物電系2012級(jí)電氣一班 姓名：陽(yáng)鄒學(xué)號(hào)：201214240133 課題名稱(chēng)：控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 目錄第1章 引言11.1課題來(lái)源11.2 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹11.3 選擇PWM控制系統(tǒng)的理由31.5 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求3第2章 PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)52.1 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 52.1.1電路組成及系統(tǒng)分析52.2電路總體介紹52.2.1主電路工作原理62.2.2降壓斬波電路與電機(jī)的電動(dòng)狀態(tài)62.2.3升壓斬波電路與電機(jī)的制動(dòng)狀態(tài)72.2.4半橋電路與電機(jī)的電動(dòng)和制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)72.2.5電機(jī)可逆運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)72.3 PWM變換器介紹82.4.2 緩沖電路參數(shù)142.4

2、.3 泵升電路參數(shù)14第3章PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)163.1控制電路設(shè)計(jì)163.1.1 SG3525的應(yīng)用163.1.2 SG3525芯片的主要特點(diǎn)163.1.3 SG3525引腳各端子功能173.1.4 SG3525的工作原理193.2 LM1413的應(yīng)用193.3脈沖變壓器的應(yīng)用193.4速度調(diào)節(jié)器（ST-1）203.5電樞電流調(diào)節(jié)器（LT-1）223.6速度變換單元（FBS）243.7電流檢測(cè)243.8 脈沖變壓器253.9 給定單元25第1章 引言1.1課題來(lái)源目前，直流調(diào)速技術(shù)的研究和應(yīng)用已達(dá)到比較成熟的地步，尤其是隨著全數(shù)字直流調(diào)速的出現(xiàn)，更提高了直流調(diào)速系統(tǒng)的精度及可

3、靠性。目前國(guó)內(nèi)各大專(zhuān)院校，科研單位和廠家也都在開(kāi)發(fā)直流調(diào)速裝置，但大多數(shù)調(diào)速技術(shù)都是結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)中，而在民用中應(yīng)用相對(duì)較少，所以應(yīng)用已有的成熟技術(shù)開(kāi)發(fā)性能價(jià)格比高的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的直流調(diào)速單元，將有廣闊的應(yīng)用前景。直流斬波電路原理實(shí)驗(yàn)和直流電機(jī)的PWM調(diào)速實(shí)驗(yàn)都是電力電子技術(shù)課程要求必須開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)。本課題是應(yīng)生產(chǎn)教儀的廠家的需要,研制開(kāi)發(fā)出一套控制平滑、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡(jiǎn)便、可靠性高、操作方便的直流調(diào)速控制掛箱以供大中專(zhuān)院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)之用,利用該掛箱設(shè)備可以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有: 降壓斬波電路實(shí)驗(yàn)升壓斬波電路實(shí)驗(yàn)可逆直流PWM調(diào)速實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了斬波實(shí)驗(yàn)電路與可逆PWM調(diào)速實(shí)驗(yàn)電路的兼容。本系統(tǒng)采

4、用轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)雙閉環(huán)結(jié)構(gòu),因此需要實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)的電樞電流并把它作為電流調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)。1.2 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種：    （1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U。改變電樞電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速向下變速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種方法最好。變化遇到的時(shí)間常數(shù)較小，能快速響應(yīng)，但是需要大容量可調(diào)直流電源。    （2）改變電動(dòng)機(jī)主磁通。改變磁通可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，但只能減弱磁通進(jìn)行調(diào)速（簡(jiǎn)稱(chēng)弱磁調(diào)速），從電機(jī)額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速

5、，屬恒功率調(diào)速方法。變化時(shí)間遇到的時(shí)間常數(shù)同變化遇到的相比要大得多，響應(yīng)速度較慢，但所需電源容量小。    （3）改變電樞回路電阻R。在電動(dòng)機(jī)電樞回路外串電阻進(jìn)行調(diào)速的方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。但是只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差，機(jī)械特性較軟；空載時(shí)幾乎沒(méi)什么調(diào)速作用；還會(huì)在調(diào)速電阻上消耗大量電能。    改變電阻調(diào)速缺點(diǎn)很多，目前很少采用，僅在有些起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)及電車(chē)等調(diào)速性能要求不高或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長(zhǎng)的傳動(dòng)系統(tǒng)中采用。弱磁調(diào)速范圍不大，往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使用，在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)

6、無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主速。改變電樞電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓需要有專(zhuān)門(mén)的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下三種：（1）旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組。用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。（2）靜止可控整流器。用靜止的可控整流器，如汞弧整流器和晶閘管整流裝置，產(chǎn)生可調(diào)的直流電壓。（3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波或脈寬調(diào)制的方法產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓。由于旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組缺點(diǎn)太多，采用汞弧整流器和閘流管這樣的靜止變流裝置來(lái)代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，

7、形成所謂的離子拖動(dòng)系統(tǒng)。離子拖動(dòng)系統(tǒng)克服旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組的許多缺點(diǎn)，而且縮短了響應(yīng)時(shí)間，但是由于汞弧整流器造價(jià)較高，體積仍然很大，維護(hù)麻煩，尤其是水銀如果泄漏，將會(huì)污染環(huán)境，嚴(yán)重危害身體健康。目前，采用晶閘管整流供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（即晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)V-M系統(tǒng)，又稱(chēng)靜止Ward-Leonard系統(tǒng)）已經(jīng)成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。但是，晶閘管整流器也有它的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下方面：    （1）晶閘管一般是單向?qū)щ娫?，晶閘管整流器的電流是不允許反向的，這給電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行造成困難。必須實(shí)現(xiàn)四象限可逆運(yùn)行時(shí)，只好采用開(kāi)關(guān)切換或正、反兩組全控

8、型整流電路，構(gòu)成V-M可逆調(diào)速系統(tǒng)，后者所用變流設(shè)備要增多一倍。    （2）晶閘管元件對(duì)于過(guò)電壓、過(guò)電流以及過(guò)高的du/dt和di/dt十分敏感，其中任意指標(biāo)超過(guò)允許值都可能在很短時(shí)間內(nèi)元件損壞，因此必須有可靠的保護(hù)裝置和符合要求的散熱條件，而且在選擇元件時(shí)還應(yīng)保留足夠的余量，以保證晶閘管裝置的可靠運(yùn)行。    （3）晶閘管的控制原理決定了只能滯后觸發(fā)，因此，晶閘管可控制整流器對(duì)交流電源來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)感性負(fù)載，吸取滯后的無(wú)功電流，因此功率因素低，特別是在深調(diào)速狀態(tài)，即系統(tǒng)在較低速運(yùn)行時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角很小，使得系

9、統(tǒng)的功率因素很低，并產(chǎn)生較大的高次諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備。如果采用晶閘管整流裝置的調(diào)速系統(tǒng)在電網(wǎng)中所占容量比重較大，將造成所謂的“電力公害”。為此，應(yīng)采取相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償、濾波和高次諧波的抑制措施。    （4）晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，而且脈波數(shù)總是有限的。如果主電路電感不是非常大，則輸出電流總存在連續(xù)和斷續(xù)兩種情況，因而機(jī)械特性也有連續(xù)和斷續(xù)兩段，連續(xù)段特性比較硬，基本上還是直線；斷續(xù)段特性則很軟，而且呈現(xiàn)出顯著的非線性。由于以上種種原因，所以選擇了脈寬調(diào)制變換器進(jìn)行改變電樞電壓的直流調(diào)速系統(tǒng)。1.3 選擇PWM控制

10、系統(tǒng)的理由脈寬調(diào)制器UPW采用美國(guó)硅通用公司（Silicon General）的第二代產(chǎn)品SG3525，這是一種性能優(yōu)良，功能全、通用性強(qiáng)的單片集成PWM控制器。由于它簡(jiǎn)單、可靠及使用方便靈活，大大簡(jiǎn)化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試，故獲得廣泛使用。PWM系統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性 ：1）  PWM調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少。2） 開(kāi)關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小。3） 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍廣，可達(dá)到1：10000左右。4） 如果可以與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。5）

11、60;功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。 6） 直流電源采用不可控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。 1.4 采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的理由同開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制具有一系列優(yōu)點(diǎn)。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干擾的能力，對(duì)元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。由于閉環(huán)系統(tǒng)的這些優(yōu)點(diǎn)因此選用閉環(huán)系統(tǒng)。單閉環(huán)速度反饋調(diào)速系統(tǒng)，采用PI控制器時(shí)，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差為零。但是如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，如果要求快速

12、起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照要求來(lái)控制動(dòng)態(tài)過(guò)程的電流或轉(zhuǎn)矩。另外，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)抗干擾性較差，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，必須待轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后，調(diào)節(jié)作用才能產(chǎn)生，因此動(dòng)態(tài)誤差較大。在要求較高的調(diào)速系統(tǒng)中，一般有兩個(gè)基本要求：一是能夠快速啟動(dòng)制動(dòng)；二是能夠快速克服負(fù)載、電網(wǎng)等干擾。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，如果要求快速起動(dòng)，必須使直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中輸出最大的恒定允許電磁轉(zhuǎn)矩，即最大的恒定允許電樞電流，當(dāng)電樞電流保持最大允許值時(shí)，電動(dòng)機(jī)以恒加速度升速至給定轉(zhuǎn)速，然后電樞電流立即降至負(fù)載電流值。如果要求快速克服電網(wǎng)的干擾，必須對(duì)電樞電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。

13、以上兩點(diǎn)都涉及電樞電流的控制，所以自然考慮到將電樞電流也作為被控量，組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。1.5 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求1.直流電動(dòng)機(jī)：型號(hào)：DJ15功率：485W電樞電壓：220V電樞電流：1.2A額定轉(zhuǎn)數(shù)：1600rpm2.調(diào)速范圍：1：12003.起動(dòng)時(shí)超調(diào)量：電流超調(diào)量:；轉(zhuǎn)速超調(diào)量: 第2章 PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)2.1 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1.1電路組成及系統(tǒng)分析流脈寬調(diào)速電路原理圖如圖1所示, 其中直流斬波電路可看成降壓型變換器和升壓型變換器的串聯(lián)組合,采用IGBT作為自關(guān)斷器件,利用集成脈寬調(diào)制控制器SG3525產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào),由兩個(gè)IGB

14、T及其反并聯(lián)的續(xù)流二極管組成。2.2電路總體介紹三相127 V交流電經(jīng)橋式整流電路，濾波電路變成直流電壓加在P、N兩點(diǎn)間，直流斬波電路上端接P點(diǎn)，下端接N點(diǎn)，中點(diǎn)公共端(COM)(如圖1所示)。若使COM端與電機(jī)電樞繞組A端相接，B端接N，可使電機(jī)正轉(zhuǎn)。若T2截止，T1周期性地通斷，在T1導(dǎo)通的T。 時(shí)間內(nèi)，形成電流回路PT1一AB-N，此時(shí)UAB>0， AB>0；在T1截止時(shí)由于電感電流不能突變，電流 AB經(jīng)D2續(xù)流形成回路為A-B-D2-A，仍有UAB>0，IAB>0，電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)(第一象限)，T1，D2構(gòu)成一個(gè)Buck變換器。若T1截止，T2周期性地通斷

15、，在T2導(dǎo)通的T。 時(shí)間內(nèi)，形成電流回路AT2一B_A；在T2截止時(shí)，由于電感電流不能突變，電流 AB經(jīng)D1續(xù)流形成回路為AD1一PN A，此時(shí)UAB>()，lABd0，電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)制動(dòng)狀態(tài)(第二象限)，T2，D1構(gòu)成一個(gè)Boost變換器。只要改變T1，T2導(dǎo)通時(shí)間的大小，即改變給T1，T2所加門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖的寬度，即可改變UAB和IAB的大小調(diào)控直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。若使COM 端與電機(jī)電樞繞組A端相接，B端接N，可使電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)電動(dòng)或制動(dòng)狀態(tài)(I，象限)，若使COM端與B相接而A端接N，可使電機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動(dòng)或制動(dòng)狀態(tài)(II，IV象限)。正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)電機(jī)電樞繞組的連接通過(guò)狀

16、態(tài)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。這樣僅用兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件就可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)行。電機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)測(cè)速發(fā)電機(jī)以及FBS(轉(zhuǎn)速變換器)輸出到ASR(轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器)，作為ASR的輸入并和給定電壓比較，組成系統(tǒng)的外環(huán)，ASR的輸出作為ACR(電流調(diào)節(jié)器)的輸入并和主電路電流反饋信號(hào)進(jìn)行比較作為系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)。由于電流調(diào)節(jié)器的輸出接到SG3525的第2腳，R2為限流電阻，所以要求電流調(diào)節(jié)器再通過(guò)一個(gè)反號(hào)器的輸出電壓的極性必須為正，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定則又要求其輸出電壓信號(hào)為正，最后轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定選擇了負(fù)極性的可調(diào)電壓，如圖1所示。ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，利用電流負(fù)反饋與速度調(diào)節(jié)器輸出限幅環(huán)節(jié)的作用，使系統(tǒng)

17、能夠快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小，具有較好的加速特性。2.2.1主電路工作原理本設(shè)計(jì)電路中主電路部分由直流電源、兩個(gè)IGBT管組成，可看成降壓型變換器和升壓型變換器的串聯(lián)組合，下面結(jié)合H型橋式可逆直流PWM調(diào)速電路圖來(lái)對(duì)降壓、升壓斬波電路進(jìn)行介紹。2.2.2降壓斬波電路與電機(jī)的電動(dòng)狀態(tài)圖2-2中如果始終保持T4導(dǎo)通、T3關(guān)斷（如圖2-3所示），并使T2截止、T1周期性地通斷，在T1導(dǎo)通的Ton時(shí)間內(nèi)，vAB=vPN0,iAB0; 在T1截止的Toff時(shí)間內(nèi)，由于電感電流不能突變，iAB經(jīng)D2續(xù)流，vAB=0，A、B兩端電壓的平均值VAB=Ton VPN/(Ton+Toff)=VPN,為占空比

18、?？梢?jiàn)在圖3.2.2中當(dāng)T2截止時(shí)由T1、D2構(gòu)成了一個(gè)降壓斬波電路，iAB0，vAB0，電機(jī)工作在正向電動(dòng)狀態(tài)。圖2-3 半橋變換電路圖2-2 H型橋式變換電路2.2.3升壓斬波電路與電機(jī)的制動(dòng)狀態(tài)圖2-3中若T1截止、T2周期性地通斷，在T2導(dǎo)通的Ton時(shí)間內(nèi)，vAB= 0, iAB0;在T2截止的Toff時(shí)間內(nèi)，由于電感電流不能突變，電流iAB經(jīng)D1續(xù)流，vAB=vPN，A、B兩端電壓的平均值VAB= ToffVPN/(Ton+Toff)=（1）VPN,可見(jiàn)當(dāng)T1截止時(shí)由T2、D1構(gòu)成了一個(gè)升壓斬波電路，vAB0, iAB0，電機(jī)工作在正向制動(dòng)狀態(tài)，將電能回送給直流電源。2.2.4半橋電

19、路與電機(jī)的電動(dòng)和制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)由上述分析可知，在圖2-3所示的半橋電路中，若T2截止、T1通斷轉(zhuǎn)換時(shí)由T1、D2構(gòu)成了降壓斬波電路，電機(jī)工作在正向電動(dòng)狀態(tài)；若T1截止、T2通斷轉(zhuǎn)換時(shí)由T2、D1構(gòu)成了升壓斬波電路，電機(jī)工作在正向制動(dòng)狀態(tài)。在圖2-2中如果始終讓T2導(dǎo)通、T1斷開(kāi)則類(lèi)似地，當(dāng)T4截止時(shí)，由T3、D4構(gòu)成了降壓斬波電路，電機(jī)工作在反向電動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)T3截止時(shí)，由T4、D3構(gòu)成了升壓斬波電路，電機(jī)工作在反向制動(dòng)狀態(tài)。2.2.5電機(jī)可逆運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)由以上對(duì)可逆H橋電路的分析可知，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是通過(guò)兩個(gè)半橋電路即兩套升/降壓斬波電路交替工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，（正轉(zhuǎn)時(shí)由T1、T2組成的半橋電路工作，反轉(zhuǎn)

20、時(shí)由T3、T4組成的半橋電路工作）。因此設(shè)計(jì)出一種半橋型可逆PWM調(diào)速電路，即用一套升/降壓斬波電路通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的切換既可用于電機(jī)的正轉(zhuǎn)也可用于電機(jī)的反轉(zhuǎn)，它與H橋電路相比節(jié)省了兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件，而且大大簡(jiǎn)化了電路，狀態(tài)開(kāi)關(guān)的連接如圖3.2.6所示，當(dāng)A接COM, B接N時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)（工作在、象限），當(dāng)A接N，B接COM時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)（工作在、象限）圖3.2.6 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)連接圖 2.3 PWM變換器介紹脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主要電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡(jiǎn)稱(chēng)PWM變換器。PWM變換器有不可逆和可逆兩類(lèi)，可逆變換器又有雙極式、單極式和受限單極式等多種電路。下面分別對(duì)各種形式的PWM變換器做一下簡(jiǎn)單的介紹和

21、分析。不可逆PWM變換器分為無(wú)制動(dòng)作用和有制動(dòng)作用兩種。圖2-4（a）所示為無(wú)制動(dòng)作用的簡(jiǎn)單不可逆PWM變換器主電路原理圖，其開(kāi)關(guān)器件采用全控型的電力電子器件。電源電壓一般由交流電網(wǎng)經(jīng)不可控整流電路提供。電容C的作用是濾波，二極管VD在電力晶體管VT關(guān)斷時(shí)為電動(dòng)機(jī)電樞回路提供釋放電儲(chǔ)能的續(xù)流回路。圖2-4簡(jiǎn)單的不可逆PWM變換器電路（a）原理圖 （b）電壓和電流波型電力晶體管VT的基極由頻率為f，其脈沖寬度可調(diào)的脈沖電壓驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期T內(nèi)，當(dāng)Error! No bookmark name given.時(shí)，為正，VT飽和導(dǎo)通，電源電壓通過(guò)VT加到電動(dòng)機(jī)電樞兩端；當(dāng)時(shí)，為負(fù)，VT截止，電樞失

22、去電源，經(jīng)二極管VD續(xù)流。電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓為     式中，PWM電壓的占空比，又稱(chēng)負(fù)載電壓系數(shù)。的變化范圍在01之間，改變，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 圖2-4（b）繪出了穩(wěn)態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞的脈沖端電壓、平均電壓和電樞電流的波型。由圖可見(jiàn)，電流是脈動(dòng)的，其平均值等于負(fù)載電流（負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 直流電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩電流比）。    由于VT在一個(gè)周期內(nèi)具有開(kāi)關(guān)兩種狀態(tài)，電路電壓平衡方程式也分為兩階段，即在期間 在期間     式中，R，L電動(dòng)機(jī)電樞回路的總電阻和總

23、電感；E電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。    PWM調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率都較高，至少是14kHz，因此電流的脈動(dòng)幅值不會(huì)很大，再影響到轉(zhuǎn)速n和反電動(dòng)勢(shì)E的波動(dòng)就更小，在分析時(shí)可以忽略不計(jì)，視 n和E為恒值。這種簡(jiǎn)單不可逆PWM電路中電動(dòng)機(jī)的電樞電流不能反向，因此系統(tǒng)沒(méi)有制動(dòng)作用，只能做單向限運(yùn)行，這種電路又稱(chēng)為“受限式”不可逆PWM電路。這種PWM調(diào)速系統(tǒng)，空載或輕載下可能出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能均差。    圖2-5（a）所示為具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換電路，該電路設(shè)置了兩個(gè)電力晶體管VT1和VT2，

24、形成兩者交替開(kāi)關(guān)的電路，提供了反向電流的通路。這種電路組成的PWM調(diào)速系統(tǒng)可在第I、II兩個(gè)象限中運(yùn)行。    VT1和VT2的基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓大小相等，極性相反，即。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)平均電流就為正值，電流分為兩段變化。在期間，為正，VT1飽和導(dǎo)通；為負(fù)，VT2截止。此時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)電樞兩端，電流沿圖中的回路流通。在期間，和改變極性，VT1截止，原方向的電流沿回路2經(jīng)二極管VD2續(xù)流，在VD2兩端產(chǎn)生的壓降給VT2施加反壓，使VT2不可能導(dǎo)通。因此，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，一般情況下實(shí)際上是電力晶體管VT1和續(xù)流二極管VD2

25、交替導(dǎo)通，而VT2則始終不導(dǎo)通，其電壓、電流波型如圖2-5（b）所示，與圖2-1沒(méi)有VT2的情況完全一樣。    如果電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行中要降低轉(zhuǎn)速，可將控制電壓減小，使的正脈沖變窄，負(fù)脈沖變寬，從而使電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓降低。但是由于慣性，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和反電動(dòng)勢(shì)E來(lái)不及立刻變化，因而出現(xiàn)的情況。這時(shí)電力晶體管VT2能在電動(dòng)機(jī)制動(dòng)中起作用。在期間，VT2在正的和反電動(dòng)勢(shì)E的作用下飽和導(dǎo)通，由E產(chǎn)生的反向電流沿回路3通過(guò)VT2流通，產(chǎn)生能耗制動(dòng)，一部分能量消耗在回路電阻上，一部分轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能存儲(chǔ)在回路電感中，直到t=T為止。在（也就是）期間，因變負(fù)，V

26、T2截止，只能沿回路4經(jīng)二極管VD1續(xù)流，對(duì)電源回饋制動(dòng)，同時(shí)在VD1上產(chǎn)生的壓降使VT1承受反壓而不能導(dǎo)通。在整個(gè)制動(dòng)狀態(tài)中，VT2和VD1輪流導(dǎo)通，VT1始終截止，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，電壓和電流波型圖2-5（c）。反向電流的制動(dòng)作用使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，直到新的穩(wěn)態(tài)。圖2-5 具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換電路這種電路構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)還存在一種特殊情況，即在電動(dòng)機(jī)的輕載電動(dòng)狀態(tài)中，負(fù)載電流很小，在VT1關(guān)斷后（即期間）沿回路2徑VD2的續(xù)流電流很快衰減到零，如在圖2-5（d）中的期間的時(shí)刻。這時(shí)VD2兩端的壓降也降為零，而此時(shí)由于為正，使VT2得以導(dǎo)通，反電動(dòng)勢(shì)E經(jīng)VT2沿回路3流過(guò)反向電流

27、，產(chǎn)生局部時(shí)間的能耗制動(dòng)作用。到了期間，VT2關(guān)斷，又沿回路4經(jīng)VD1續(xù)流，到時(shí)衰減到零，VT1在作用下因不存在而反壓而導(dǎo)通，電樞電流再次改變方向?yàn)檠鼗芈方?jīng)VT1流通。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，VT1、VD1、VT2、VD1四個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)器件輪流導(dǎo)通，其電流波形示圖2-5（d）。    綜上所述，具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)電樞回路中的電流始終是連續(xù)的；而且，由于電流可以反向，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)二象限運(yùn)行，有較好的靜、動(dòng)態(tài)性能。    由具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換器構(gòu)成的直流調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)有兩種

28、運(yùn)行狀態(tài)，在電動(dòng)狀態(tài)下，依靠電力晶體管VT1的開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)，在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)下則依靠VT2的開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)。兩種工作狀態(tài)下電路電壓平衡方程式都分為兩個(gè)階段，情況同簡(jiǎn)單的不可逆的PWM變換器電路相同，即在期間為式，在期間為式，只不過(guò)兩種狀態(tài)下電流的方向相反，即在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)為?？赡鍼WM變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式有T型和H型兩種，其基本電路如圖2-6所示，圖中（a）為T(mén)型PWM變換器電路，（b）為H型PWM變換器電路。 圖2-6 可逆PWM變換器電路 （a）T型 （b）H型 T型電路由兩個(gè)可控電力電子器件和與兩個(gè)續(xù)流二極管組成，所用元件少，線路簡(jiǎn)單，構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)便于引出反饋，適用于作為電壓低于50V的電

29、動(dòng)機(jī)的可控電壓源；但是T型電路需要正負(fù)對(duì)稱(chēng)的雙極性直流電源，電路中的電力電子器件要求承受兩倍的電源電壓，在相同的直流電源電壓下，其輸出電壓的幅值為H型電路的一半。H型電路是實(shí)際上廣泛應(yīng)用的可逆PWM變換器電路，它由四個(gè)可控電力電子器件（以下以電力晶體管為例）和四個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路，這種電路只需要單極性電源，所需電力電子器件的耐壓相對(duì)較低，但是構(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)電樞兩端浮地。    H型變換器電路在控制方式上分為雙極式、單極式和受限單極式三種。    （1）雙極式可逆PWM變換器：  &

30、#160; 雙極式可逆PWM變換器的主電路如圖2-3（b）所示。四個(gè)電力晶體管分為兩組，VT1和VT4為一組，VT2和VT3為一組。同一組中兩個(gè)電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓波形相同，即，VT1和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷；，VT2和VT3同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷。而且，和，相位相反，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)VT1，VT4和VT2，VT3兩組晶體管交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，變換器輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)有正負(fù)極性變化，這是雙極式PWM變換器的特征，也是“雙極性”名稱(chēng)的由來(lái)。    由于電壓極性的變化，使得電樞回路電流的變化存在兩種情況，其電壓、電流波形如圖2-7所示。圖2-7 雙極式P

31、WM變換器電壓和電流波形 （a）電動(dòng)機(jī)負(fù)載較重時(shí) （b）電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕時(shí)如果電動(dòng)機(jī)的負(fù)載較重，平均負(fù)載電流較大，在時(shí)，和為正，VT1和VT4飽和導(dǎo)通；而和為負(fù)，VT2和VT3截止。這時(shí)，加在電樞AB兩端，電樞電流沿回路流通（見(jiàn)圖2-7（b），電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。在時(shí)，和為負(fù)，VT1和VT4截止；和為正，在電樞電感釋放儲(chǔ)能的作用下，電樞電流經(jīng)二極管VD2和VD3續(xù)流，在VD2和VD3上的正向壓降使VT2和VT3的c-e極承受反壓而不能導(dǎo)通，電樞電流沿回路2流通，電動(dòng)機(jī)仍處于電動(dòng)狀態(tài)。有關(guān)參量波形圖示于圖2-7（a）。    如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕，平均電流小，

32、在續(xù)流階段電流很快衰減到零，即當(dāng)時(shí)，。于是在時(shí)，VT2和VT3的c-e極兩端失去反壓，并在負(fù)的電源電壓（）和電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)E的共同作用下導(dǎo)通，電樞電流反向，沿回路3流通，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。在（）時(shí)，和變負(fù)，VT2和VT3截止，因電樞電感的作用，電流經(jīng)VD1和VD4續(xù)流，使VT1和VT4的c-e極承受反壓，雖然和為正，VT1和VT4也不能導(dǎo)通，電流沿回路4流通，電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)時(shí)，VT1和VT4才導(dǎo)通，電流又沿回路1流通。有關(guān)參量的波形示于圖2-7（b）。這樣看來(lái)，雙極式可逆PWM變換器與具有制動(dòng)作用的不可逆PWM變換器的電流波形差不多，主要區(qū)別在于電壓波形；前者，無(wú)論負(fù)載是輕還是

33、重，加在電動(dòng)機(jī)電樞兩端的電壓都在和之間變換；后者的電壓只在和0之間變換。這里并未反映出“可逆”的作用。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)制可逆運(yùn)行，由正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓的脈沖寬窄而定。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)， ，電樞兩端的平均電壓為正，在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時(shí)，平均電壓為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。如果正、負(fù)脈沖寬度相等，平均電壓為零，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)殡p極式可逆PWM變換器電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓為     若仍以來(lái)定義PWM電壓的占空比，則雙極式PWM變換器的電壓占空比為。改變即可調(diào)速，的變化范圍為。為正值，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；為負(fù)值，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在時(shí)，電動(dòng)機(jī)雖然不動(dòng)，但

34、電樞兩端的瞬時(shí)電壓和流過(guò)電樞的瞬時(shí)電流都不為零，而是交變的。這個(gè)交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增加了電動(dòng)機(jī)的損耗，當(dāng)然是不利的。但是這個(gè)交變電流使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高頻微振，可以消除電動(dòng)機(jī)正、反向切換時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用，有利于快速切換。   2.4 參數(shù)設(shè)計(jì)2.4.1 IGBT管的參數(shù)IGBT（Insulated Gate Bipolor Transistor）叫做絕緣柵極雙極晶體管。這種器件具有MOS門(mén)極的高速開(kāi)關(guān)性能和雙極動(dòng)作的高耐壓、大電流容量的兩種特點(diǎn)。其開(kāi)關(guān)速度可達(dá)1mS，額定電流密度100A/cm2，電壓驅(qū)動(dòng)，自身?yè)p耗小。其

35、符號(hào)和波形圖如圖2-6所示。設(shè)計(jì)中選的IGBT管的型號(hào)是IRGPC50U,它的參數(shù)如下：管子類(lèi)型：NMOS場(chǎng)效應(yīng)管極限電壓Vm：600V極限電流Im：27 A耗散功率P：200 W 額定電壓U：220V額定電流I：1.2A圖2-8 IGBT信號(hào)及波形圖2.4.2 緩沖電路參數(shù)如圖2-3(b)所示，H橋電路中采用了緩沖電路，由電阻和電容組成。 IGBT的緩沖電路功能側(cè)重于開(kāi)關(guān)過(guò)程中過(guò)電壓的吸收與抑制，這是由于IGBT的工作頻率可以高達(dá)30-50kHz；因此很小的電路電感就可能引起頗大的，從而產(chǎn)生過(guò)電壓，危及IGBT的安全。逆變器中IGBT開(kāi)通時(shí)出現(xiàn)尖峰電流，其原因是由于在剛導(dǎo)通的IGBT負(fù)載電流

36、上疊加了橋臂中互補(bǔ)管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流，所以在此二極管恢復(fù)阻斷前，剛導(dǎo)通的IGBT上形成逆變橋臂的瞬時(shí)貫穿短路，使出現(xiàn)尖峰，為此需要串入抑流電感，即串聯(lián)緩沖電路，或放大IGBT的容量。緩沖電路參數(shù)：經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出緩沖電路電阻R=10K；電容。2.4.3 泵升電路參數(shù) 如圖2-6所示，泵升電路由一個(gè)電容量大的電解電容、一個(gè)電阻和一個(gè)VT組成。泵升電路中電解電容選取C=2000；電壓U=450V；VT選取IRGPC50U 型號(hào)的IGBT管；電阻選取R=20。直流調(diào)速總圖第3章PWM控制直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)3.1控制電路設(shè)計(jì)3.1.1 SG3525的應(yīng)用集成脈寬調(diào)制控制器SG3525

37、是控制電路的核心，它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，適合于各種開(kāi)關(guān)電源、斬波器的控制。本實(shí)驗(yàn)電路中用SG3525產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)作為IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其外圍電路接線圖見(jiàn)圖3-1。圖3-1 SG3525外圍電路接線圖 3.1.2 SG3525芯片的主要特點(diǎn)SG3525為美國(guó)Silicon General公司生產(chǎn)的專(zhuān)用PWM控制集成電路，如圖3-2所示。圖3-2 SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，其內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。調(diào)節(jié)Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個(gè)幅度相等、頻率相等、相位相互錯(cuò)開(kāi)180度、占空比可調(diào)的矩形波（即PWM

38、信號(hào)）。它適用于各開(kāi)關(guān)電源、斬波器的控制。輸出級(jí)采用推挽輸出，雙通道輸出，占空比0-50%可調(diào).每一通道的驅(qū)動(dòng)電流最大值可達(dá)200mA,灌拉電流峰值可達(dá)500mA?？芍苯域?qū)動(dòng)功率MOS管，工作頻率高達(dá)400KHz，具有欠壓鎖定、過(guò)壓保護(hù)和軟啟動(dòng)振蕩器外部同步、死區(qū)時(shí)間可調(diào)、PWM瑣存、禁止多脈沖、逐個(gè)脈沖關(guān)斷等功能。該電路由基準(zhǔn)電壓源、震蕩器、誤差放大器、PWM比較器與鎖存器、分相器、欠壓鎖定輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)，軟啟動(dòng)及關(guān)斷電路等組成，可正常工作的溫度范圍是0-700C?；鶞?zhǔn)電壓為5.1 V士1%，工作電壓范圍很寬，為8V到35V.3.1.3 SG3525引腳各端子功能SG3525采用16端雙列直插D

39、IP封裝，各端子功能介紹如下:1腳:INV. INPUT(反相輸入端):誤差放大器的反相輸入端，該誤差放大器的增益標(biāo)稱(chēng)值為80db，其大小由反饋或輸出負(fù)載來(lái)決定，輸出負(fù)載可以是純電阻，也可以是電阻性元件和電容元件的組合。該誤差放大器共模輸入電壓范圍是1. 5V-5. 2V。此端通常接到與電源輸出電壓相連接的電阻分壓器上。負(fù)反饋控制時(shí)，將電源輸出電壓分壓后與基準(zhǔn)電壓相比較。2腳:NI. INPUT (同相輸入端):此端通常接到基準(zhǔn)電壓16腳的分壓電阻上，取得2. 5V的基準(zhǔn)比較電壓與INV. INPUT端的取樣電壓相比較。3腳:SYNC(同步端):為外同步用。需要多個(gè)芯片同步工作時(shí)，每個(gè)芯片有各

40、自的震蕩頻率，可以分別他們的4腳和3腳相連，這時(shí)所有芯片的工作頻率以最快的芯片工作頻率同步。也可以使單個(gè)芯片以外部時(shí)鐘頻率工作。4腳:OSC. OUTPUT(同步輸出端):同步脈沖輸出。作為多個(gè)芯片同步工作時(shí)使用。但幾個(gè)芯片的工作頻率不能相差太大，同步脈沖頻率應(yīng)比震蕩頻率低一些。如不需多個(gè)芯片同步工作時(shí)，3腳和4腳懸空。4腳輸出頻率為輸出脈沖頻率的2倍。輸出鋸齒波電壓范圍為0. 6V到3. 5V.5腳:Cr(震蕩電容端):震蕩電容一端接至5腳，另一端直接接至地端。其取值范圍為0.001,u F到0. 1 u F。正常工作時(shí)，在Cr兩端可以得到一個(gè)從0.6V到3. 5V變化的鋸齒波。6腳:Rr(

41、震蕩電阻端):震蕩電阻一端接至6腳，另一端直接接至地端。Rr的阻值決定了內(nèi)部恒流值對(duì)Cr充電。其取值范圍為2K歐到150K歐 Rr和Cr越大充電時(shí)間越長(zhǎng)，反之則充電時(shí)間短。7腳:DISCHATGE RD(放電端):Cr的放電由5. 7兩端的死區(qū)電阻決定。把充電和放電回路分開(kāi)，有利與通過(guò)死區(qū)電阻來(lái)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間，使死區(qū)時(shí)間調(diào)節(jié)范圍更寬。其取值范圍為0歐到500歐。放電電阻RD和CT越大放電時(shí)間越長(zhǎng)，反之則放電時(shí)間短。8腳:SOFTSTATR(軟啟動(dòng)):比較器的反相端即軟啟動(dòng)器控制端8,端8可外接軟啟動(dòng)電容，該電容由內(nèi)部Vf的50uA恒流源充電。9腳:COMPENSATION(補(bǔ)償端):在誤差放大器

42、輸出端9腳與誤差放大器反相輸入端1腳間接電阻與電容，構(gòu)成PI調(diào)節(jié)器，補(bǔ)償系統(tǒng)的幅頻、相頻響應(yīng)特性。補(bǔ)償端工作電壓范圍為1. 5V到5. 2V.10腳:SHUTDOWN(關(guān)斷端):10端為PWM鎖存器的一個(gè)輸入端，一般在10端接入過(guò)流檢測(cè)信號(hào)。過(guò)流檢測(cè)信號(hào)維持時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，軟起動(dòng)端8接的電容C:將被放電。電路正常工作時(shí)，該端呈高電平，其電位高于鋸齒波的峰值電位(3. 30。在電路異常時(shí)，只要腳10電壓大于0. 7V，三極管導(dǎo)通，反相端的電壓將低于鋸齒波的谷底電壓(0.9V)，使得輸出PWM信號(hào)關(guān)閉，起到保護(hù)作用.11腳:OUTPUT A,14腳: OUTPUT B(脈沖輸出端):輸出末級(jí)采用推挽輸出

43、電路，驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)功率管時(shí)關(guān)斷速度更快.11腳和14腳相位相差1800，拉電流和灌電流峰值達(dá)200mA。由于存在開(kāi)閉滯后，使輸出和吸收之間出現(xiàn)重迭導(dǎo)通。在重迭處有一個(gè)電流尖脈沖，起持續(xù)時(shí)間約為l00ns。可以在V<處接一個(gè)約0. luf的電容濾去電壓尖峰。12腳:GROUND(接地端):該芯片上的所有電壓都是相對(duì)于GROUND而言，即是功率地也是信號(hào)地。在實(shí)驗(yàn)電路中，由于接入誤差放大器反向輸入端的反饋電壓也是相對(duì)與12腳而言，所以主回路和控制回路的接地端應(yīng)相連。13腳:VC(推挽輸出電路電壓輸入端):作為推挽輸出級(jí)的電壓源，提高輸出級(jí)輸出功率。可以和15腳共用一個(gè)電源，也可用更高電壓的電源

44、。電壓范圍是1. 8V-3. 4V.15腳:+VIN(芯片電源端):直流電源從15腳引入分為兩路:一路作為內(nèi)部邏輯和模擬電路的工作電壓;另一路送到基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器的輸入端，產(chǎn)生5.1士1%V的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。如果該腳電壓低于門(mén)限電壓(Turn-off: 8V)，該芯片內(nèi)部電路鎖定，停止工作基準(zhǔn)源及必要電路除外)使之消耗的電流降至很小(約2mA).另外，該腳電壓最大不能超過(guò)35V.使用中應(yīng)該用電容直接旁路到GROUND端。16腳:VREF(基準(zhǔn)電壓端):基準(zhǔn)電壓端16腳的電壓由內(nèi)部控制在5. 1 V土1%。可以分壓后作為誤差放大器的參考電壓。3.1.4 SG3525的工作原理 SG3525內(nèi)置了5.

45、1V精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至 1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無(wú)須外接分壓電組。SG3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。 SG3525的軟啟動(dòng)接入端（引腳8）上通常接一個(gè)5 的軟啟動(dòng)電容。上電過(guò)程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。此時(shí)，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過(guò)兩個(gè)或非門(mén)加到輸出

46、晶體管上，使之無(wú)法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時(shí)，SG3525才開(kāi)始工作。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWM比較器輸出為正的時(shí)間變長(zhǎng)，PWM瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長(zhǎng)，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。 外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng)Shutdown（引腳10）上的信號(hào)為高電平時(shí)，PWM瑣存器將立即動(dòng)作，禁止SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容

47、將開(kāi)始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程。注意，Shutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過(guò)接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響SG3525的正常工作。 欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過(guò)低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開(kāi)始放電。 此外，SG3525還具有以下功能，即無(wú)論因?yàn)槭裁丛蛟斐蒔WM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)，PWM瑣存器才被復(fù)位3.2 LM1413的應(yīng)用LM1413是一種復(fù)合晶體管（達(dá)林頓電路）陣列驅(qū)動(dòng)器，增益和耗散功率大，可靠性高。由于SG3525的驅(qū)動(dòng)能力有限，本電

48、路中把SG3525第11、14腳的輸出信號(hào)經(jīng)LM1413放大后再驅(qū)動(dòng)IGBT。3.3脈沖變壓器的應(yīng)用從LM1413的15、16腳輸出的信號(hào)加在脈沖變壓器一次側(cè)，經(jīng)脈沖變壓器隔離放大后再驅(qū)動(dòng)IGBT。3.4速度調(diào)節(jié)器（ST-1）速度調(diào)節(jié)器（ST-1）適用不可逆可控硅直流傳動(dòng)系統(tǒng)，它用來(lái)放大速度偏差信號(hào)，并對(duì)速度偏差信號(hào)進(jìn)行比例積分運(yùn)算后輸出，它的輸出信號(hào)又作為電流給定信號(hào)施加給電流調(diào)節(jié)器。速度調(diào)節(jié)器（ST-1）由速度比較器FD1，速度調(diào)節(jié)器FD2構(gòu)成。FD1比較器是由線性運(yùn)算放大器通過(guò)電阻R14構(gòu)成繼電特性。當(dāng)速度給定信號(hào)接近為零時(shí)，由于FD1從電位器W2獲得正向偏移，所以FD1輸出大于+8V電

49、壓，該電壓通過(guò)二極管Z1加到FD2，使FD2迅速輸出負(fù)向飽和，使下一級(jí)的電樞電流調(diào)節(jié)器（LT-1）獲得一個(gè)推到最小的信號(hào)，這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)，當(dāng)速度給定信號(hào)大于0.2V時(shí)則比較器迅速翻轉(zhuǎn)輸出為負(fù)，由于整流二極管Z1的阻擋作用，便不再有正向偏壓加到FD2，于是使FD2迅速退出負(fù)向飽和，并開(kāi)始按速度偏差信號(hào)進(jìn)行P、I調(diào)節(jié)。FD2構(gòu)成對(duì)速度偏差信號(hào)P、I調(diào)節(jié)。FD2調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)由：Kp =決定，其中為FD2輸出端的分壓電位器的分壓系數(shù)。調(diào)節(jié)器的餓強(qiáng)制積分時(shí)間常數(shù)為：Ti =（C9+C10）（R24/R25/R26）而微分反饋時(shí)間常數(shù)為：TD=C2（R5+R6）可以根據(jù)系統(tǒng)對(duì)速度調(diào)節(jié)器的餓要求，整定Kp 、Ti 和TD的數(shù)值，其中為微分反饋電位器的分壓系數(shù)。FD2的負(fù)向限幅采用二極管反饋限幅，限幅值固定為2V，F(xiàn)D2的正向限幅采用三極管反饋限幅，可以調(diào)節(jié)電位器W3來(lái)改變正向限幅值，正向限幅值可以由下述決定：Uc =式中：W3電位器W3的電阻值；R23電阻R23的電阻值；UT電源電壓；UD二極管的順向壓降；Ube三極管BG的基射電壓。近似式為：UC=輸出電壓輸入電壓考慮ASR能用