实验三十三双闭环控制的直流脉宽调速系统(h桥)

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1、实验三十三双闭环控制的直流脉宽调速系统(H桥)一、实验目的(1)了解pw全桥直流调速系统的工作原理。⑵分析电流环与速度环在直流调速系统屮的作用。二、实验所需挂件及附件序号编号备注1・DJK01电源控制屏该挂件包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。2.DJK08可调电阻、电容箱3.DJK09单相调压与可调负载4.DJK17双闭环II桥DC/DC变换直流调速系统5・DD03-2电机导轨、测速发电机及转速表或DD03-2电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表6.DJ13-1直流发电机7.DJ15直流并励电动机&D42三相可调电阻9.慢扫描示波器自备10.万用表自备

2、三、实验线路及原理本实验系统原理框图如图5-12所示:图5-12双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统原理松图(1)系统组成给定值Ug与速度反馈量Um叠加后经速度调节器ASR的PI调节作为电流环的给定输入，它与电流反馈量Ufi叠加后经电流调节器ACR的PI调节向PWM调节器输出一控制电平Uc,PWM调制器产生一频率不变的矩形脉冲波，其脉冲宽度即占空比将随Uc值的变化而改变，其占空比可调范围0

3、电机M,发电机G则作为电动机的负载，由同轴上的测速发电机取得速度反馈信号。电流反馈信号取口主电路的取样电阻Rs两端。(2)PWM的生成原理在图5-12中，PWM调制器用于产生一路PWM脉冲波，它是由专用芯片TL494产生，其内部原理图如图5-13所示:NoinvInputInvInputCompInputDeadtimeControlCtRtGroundCl在本实验屮,XIII16NoinvInput15InvInputVref13Output"Control121110VccC2E2El图5-13TL494的内部原理图把PWM调制器接成图5-14所示:+I5V1

4、615,NPUTv；+V2o-V2>QO>Cln_rOUTPUTI1——1TI494COMP•VIElocV1+V1E2GND69+5VI—丄GND图514PWM波形发生器外围接线图上图中只利用了TL494的一组输出脉冲。只要控制TL494的输入端即“1”脚输入一电平，即可以在输出端“8”脚相应地得到占空比可调节的PW脉冲,其中PWM脉冲的频率为5.7KHzo(1)H桥逆变电路结构原理II桥DC/DC逆变电路的结构图如图5-15所示。Vd3VD4图5-15双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统功能原理框图木实验系统的主电路采用单极性PWM控制方式，其屮主电路由四个I

5、GBT管构成H桥，G1〜G4分别由PWM产生电路产生后经过驱动电路放大，再送到IGBT相应的栅极，用以控制IGBT管的通断。单极性的控制方式是这样进行控制的：在图5-15中,左边两个管子的驱动脉冲Ugi=-Ug2,使VT1和VT2交替导通；而右边两管VT3、VT4因电机的转向施加不同的直流控制信号。在屯机正转时，VG4恒为正，VG3恒为负，使VT4常通，VT3截止。在电机反转吋,VT4截止而VT3常通。四个快恢复二极管VD1〜VD4用于逆变电路的续流。其屮电流调节器的电流反馈量是由主冋路屮的取样电阻Rs进行取样的。速度反馈量取口测速发电机输出的电压值。本实验系统可

6、设定不同的给定量、速度反馈量及电流反馈量，以完成开环、电流单闭环、速度单闭环及双闭环的调速实验。由于给定量Ug恒为正，因此速度反馈量必须为负值，在需用到速度闭环吋必须检测测速发电机提供的输出电压的极性，将正端连接到面板T1端，负值端连接到面板的T2端(面板上左边的接线柱为T1,右边的接线柱为T2端)o而板上的传向选择开关改变，速度信号与Ti、T2端的连线也相应改变。四、实验内容⑴观测并记录在电机正、反转吋，H桥四个臂开关器件的不同控制逻辑。(1)观测并记录电枢冋路电流Id随给定电压Ug、负载电阻血改变的波形。(2)电机的正、反转机械特性n=f(Id)的测定。(3)

7、电机的正、反传控制特性n=f(Ug)的测定。五、预习题(1)在驱动脉冲形成过程中，为什么要加逻辑延时(死区)，延吋过长会影响那些指标？(2)H桥变换器的单极式工作模式与双极式工作模式相比有哪些特点？(3)加大传速反馈深度会对调速系统哪些指标产生影响？六、实验方法(1)电机在正、反转时H桥开关器件控制波形的观测：按系统原理图1-1连接线路。此吋测速发电机输出暂不接入控制系统屮。电流反馈量电位器调至零，使系统处于开环状态。闭合本调速系统的控制电源，再闭合捉供的直流电源Us。用示波器观测TL494输出的PWM脉冲，通过调节给定电压量调节电位器使输出脉冲占空比为P二100

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