直流(PWM)脉宽调速系统__触发电路设计说明

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1、........目录1绪论11.1直流电动机的调速方法11.2选择PWM控制系统的理由21.3采用转速电流双闭环的理由21.4设计技术指标要求32PWM直流调速系统主电路设计42.1主电路结构设计42.2主电路逆变工作原理52.3PWM变换器介绍62.4参数设计93直流脉宽调速系统触发电路设计113.1触发控制电路设计113.2PWM信号发生器113.3SG3525芯片的主要特点124转速、电流双闭环设计164.1电流调节器设计16.专业学习资料.........4.2转速调节器设计165参数测定175.1测定晶闸管直流调速系统主电路电阻值R、电感值L175.2测定晶闸管直流调速系统主电路

2、电磁时间常数Td185.3测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数Cm195.4测定晶闸管直流调速系统机电时间常数Tm196系统调试206.1单元部件调试206.2闭环系统特性测试216.3系统动态特性观察227结束语248参考文献25.专业学习资料.........1绪论1.1直流电动机的调速方法直流调速技术的研究和应用已达到比较成熟的地步，尤其是随着全数字直流调速的出现，更提高了直流调速系统的精度及可靠性。目前国内各大专院校，科研单位和厂家也都在开发直流调速装置，但大多数调速技术都是结合工业生产中，而在民用中应用相对较少，所以应用已有的成熟技术开发性能价格比高的，具有自主知识产权的直流调速

3、单元，将有广阔的应用前景。本系统采用转速环和电流环双闭环结构,因此需要实时检测电机的电枢电流并把它作为电流调节器的反馈信号。由电动机理论知，直流电动机的机械特性方程为式中——直流电动机的转速（r/min）——电动机的额定电压(v)：R——电动机电枢电路总电阻(Ω)——电动势常数(v·min／r)；——转矩常数，＝9.55;T——电动机电磁转矩(N·m)；φ——电动机磁通(wb)。由上式可以知道：直流电动机的调速方法有三种：.专业学习资料.........（1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无

4、级平滑调速的系统来说，这种方法最好。Ia变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。（2）改变电动机主磁通Φ。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调3速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。If变化时间遇到的时间常数同Ia变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。（3）改变电枢回路电阻R。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。1.2选择PWM控制系统的理由脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Sil

5、iconGeneral）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。PWM系统在很多方面具有较大的优越性：(1）PWM调速系统主电路线路简单，需用的功率器件少。(2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。(3）低速性能好，稳速精度高，调速范围广，可达到1：10000左右。(4）如果可以与快速响应的电动机配合，系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。(5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。(6）直

6、流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高。1.3采用转速电流双闭环的理由同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。由于闭环系统的这些优点因此选用闭环系统。单闭环速度反馈调速系统，采用PI.专业学习资料.........控制器时，可以保证系统稳态速度误差为零。但是如果对系统的动态性能要求较高，如果要求快速起制动，突加负载动态速降小等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能

7、完全按照要求来控制动态过程的电流或转矩。另外，单闭环调速系统的动态抗干扰性较差，当电网电压波动时，必须待转速发生变化后，调节作用才能产生，因此动态误差较大。在要求较高的调速系统中，一般有两个基本要求：一是能够快速启动制动；二是能够快速克服负载、电网等干扰。通过分析发现，如果要求快速起动，必须使直流电动机在起动过程中输出最大的恒定允许电磁转矩，即最大的恒定允许电枢电流，当电枢电流保持最大允许值时，电动机以恒加速度升速至给定