DOC《毕业设计论文》

如果正负脉冲相等,,

平均输出电压为零,则电动机停止. 双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为 如果定义占空比,电压系数 则在双极式可逆变换器中 调速时,的可调范围为0~1相应的.当时,为正,电动机正转;

当时,为负,电动机反转;

当时,,

电动机停止.但电动机停止时电枢电压并不等于零, 而是正负脉宽相等的交变脉冲电压,因而电流也是交变的.这个交变电流的平均值等于零,不产生平均转矩,徒然增大电动机的损耗这是双极式控制的缺点.但它也有好处,在电动机停止时仍然有高频微震电流,从而消除了正、反向时静摩擦死区,起着所谓 动力润滑 的作用. 双极式控制的桥式可逆PWM变换器有以下优点: 1)电流一定连续. 2)可使电动机在四象限运行. 3)电动机停止时有微震电流,能消除静摩擦死区. 4)低速平稳性好,每个开关器件的驱动脉冲仍较宽,有利于保证器件的可靠导通. 1.4 PWM调速系统的静特性 由于采用了脉宽调制,电流波形都是连续的,因而机械特性关系式比较简单,电压平衡方程如下 . 按电压平衡方程求一个周期内的平均值,即可导出机械特性方程式,电枢两端在一个周期内的电压都是,平均电流用表示,平均转速,而电枢电感压降的平均值在稳态时应为零.于是其平均值方程可以写成 则机械特性方程式

2 电路设计 桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的如图4所示.PWM变换器的直流电源由交流电网经不控的二极管整流器产生,并采用大电容滤波,以获得恒定的直流电压.由于电容容量较大,突加电源时相当于短路,势必产生很大的充电电流,容易损坏整流二极管,为了限制充电电流,在整流器和滤波电容之间传入电阻Rz,合上电源后,用延时开关将Rz短路,以免在运行中造成附加损耗.由于直流电源靠二极管整流器供电,不可能回馈电能,电动机制动时只好对滤波电容充电,这式电容器两端电压升高称作 泵升电压 .为了限制泵升电压,用镇流电阻Rx消耗掉这些能量,在泵升电压达到允许值时接通. 图4 桥式可逆直流脉宽调速系统主电路 2.1给定及偏移电源 此电路用于产生±15V电压作为转速给定电压以及基准电压,如图5所示: 图5 给定及偏移电源电路 2.2 双环调节器电路 为了实现闭环控制,必须对被控量进行采样,然后与给定值比较,决定调节器的输出,反馈的关键是对被控量进行采样与测量. 2.2.1 电流调节器 由于电流检测中常常含有交流分量,为使其不影响调节器的输入,需加低通滤波.此滤波环节传递函数可用一阶惯性环节表示,由初始条件知滤波时间常数,以滤平电流检测信号为准.为了平衡反馈信号的延迟,在给定通道上加入同样的给定滤波环节,使二者在时间上配合恰当. 图6 转速反馈电路 2.2.2 转速调节器 转速反馈电路如图7所示,由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波,因此也需要滤波,由初始条件知滤波时间常数.根据和电流环一样的道理,在转速给定通道上也加入相同时间常数的给定滤波环节. 图7 转速反馈电路 2.3 信号产生电路 PWM生成电路如图8所示,SG3524生成的PWM信号经过一个非门转为两路相反的PWM信号,为了确保上下两桥臂不会直通发生事故,中间加入电容、进行逻辑延时,后面再加上非门和与门构成的电路. 图8 PWM生成电路 本设计采用集成脉宽调制器SG3524作为脉冲信号发生的核心元件.根据主电路中IGBT的开关频率,选择适当的、值即可确定振荡频率.由初始条件知开关频率为10kHz,可以选择,. 电路中的PWM信号由集成芯片SG3524产生,SG3524可为脉宽调制式推挽、桥式、单端及串联型SMPS(固定频率开关电源)提供全部控制电路系统的控制单元.由它构成的PWM型开关电源的工作频率可达100kHz,适宜构成100-500W中功率推挽输出式开关电源.SG3524采用是定频PWM电路,DIP-16型封装. 由SG3524构成的基本电路如图9所示,由15脚输入+15V电压,用于产生+5V基准电压.9脚是误差放大器的输出端,在