4可逆直流调速系统

4.1.2 直流PWM可逆直流调速系统转速反向 的过渡过程
时刻，开始正向制动（ ） 在t2时刻，开始正向制动（abc）
给定信号U 从 阶跃下降到“ 给定信号 n*从UnN阶跃下降到“-UnN”， ， 对应于反向额定转速“ 对应于反向额定转速“-nN”。 。 由于电枢惯性，使得转速误差信号∆ 由于电枢惯性，使得转速误差信号∆Un突 然下降到“-2UnN”，ASR快速反向饱和， 然下降到“ ， 快速反向饱和， 快速反向饱和 Ui*＝-Uim。 ＝ 此后在ACR的快速调节下使电枢电流 d 跟 的快速调节下使电枢电流I 此后在 的快速调节下使电枢电流 维持在最大反向电枢电流“ 随“Ui*”维持在最大反向电枢电流“-Idm”， 维持在最大反向电枢电流 ，
PWM变换电源控制特性与数学模型 变换电源控制特性与数学模型
PWM变换器的控制一般采用锯齿 变换器的控制一般采用锯齿 波同步的自然采样调制法， 波同步的自然采样调制法 ， 或者 规则采样法。 规则采样法。 图 (b)是单极型 是单极型PWM调制原理， 调制原理， 是单极型 调制原理 占空比和控制电压Uc的关系为 占空比和控制电压 的关系为
U, i +Us Ud E id O t 0 on -Us -Us b) 正向电动运行波形 c) 反向电动运行波形 T t O 0 U, i +Us
γ = 2ρ – 1 γ = –1 ~ 0 ~ +1
ton
T
t id E Ud
4.1 直流 直流PWM可逆调速系统 可逆调速系统
双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列优点： 变换器有下列优点： 双极式控制的桥式可逆 变换器有下列优点 （1）电流一定连续； ）电流一定连续； （2）可使电动机在四象限运行； ）可使电动机在四象限运行； （3）电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区； ）电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区； （4）低速平稳性好，系统的调速范围大； ）低速平稳性好，系统的调速范围大； （5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利 ）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽， 于保证器件的可靠导通。 于保证器件的可靠导通。

1. 电枢反接可逆线路
在要求频繁正反转的生产机械上，经常采 用两组晶闸管装置供电的可逆线路，如图3-1所 示。两组晶闸管分别由两套触发器控制，当正 组晶闸管装置VF向电动机供电时，提供正向电 枢电流Id ，电动机正转；当反组晶闸管装置VR 向电动机供电时，提供反向电枢电流-Id ，电动 机反转。
-Id
环流可以分为两大类：
❖(1)静态环流 当晶闸管装置在一定的控制角 下稳定工作时，可逆线路中出现的单方向流动 的环流叫静态环流。静态环流又可分为直流环 流和脉动环流。
❖(2)动态环流 系统稳态运行时并不存在，只 在系统处于过渡过程中出现的环流，叫作动态 环流。
因篇幅有限，这里只对系统影响较大的静 态环流作定性分析。下面以反并联线路为例来 分析静态环流。
1）控制角α>900,使晶闸管装置直流侧产生 一个负的平均电压-Udo，这是装置的内部条件。
2）外电路必须有一个直流电源E，其极性
应与-Udo的极性相同，其数值应稍大于|Udo|， 以产生和维持逆变电流，这是装置的外部条件。 这样的逆变称为“有源逆变”。
3.电动机的回馈制动及其系统实现
有许多生产机械在运行过程中要求快速减 速或停车，最经济有效的方法就是采用回馈制 动，使电动机运行在第二象限的机械特性上， 将制动期间释放的能量通过晶闸管装置回送到 电网。在上面的分析中已经表明，要通过晶闸 管装置回馈能量，必须让其工作在逆变状态。 所以电动机回馈制动时，晶闸管装置必须工作 在逆变状态。
表3-1 V-M系统可逆线路的工作状态
V-M系统的工作状态 正向运行 正向制动 反向运行 反向制动
电枢电压极性
+
+
-
-
电枢电流极性
+

GT
Ud
Id
-
- Un +
+ RP2
-
n
+ IG
-
U tg
V-M闭环系统原理框图
-
( a ) 给 定 环 节 —— 产 生 控 制 信 号 ： 由 高 精 度 直 流 稳压电源和用于改变控制信号的电位器组成。 (b)比较与放大环节——信号的比较与放大；由P、I、 PI运放器组成
(c)触发器和整流装臵环节（组合体）--功率放大
nnom 1000r/min、 Ra=0.05Ω
晶闸管整流器的内阻
Ks=30 问 题
Rrec=0.13Ω
要求D=20，s≤5%
问若采用开环V-M系统能否满足要求？ 若采用α=0.015V·min/r转速负反馈闭环系统，问放大 器的放大系数为多大时才能满足要求？
解（1）设系统满足D=20，检验系统是否满足s≤5%？
特点：
损耗较大、有级 调速，机械特性 较软。 (2)弱磁调速 特点： 只能弱磁，调 速范围小
工程上，常将调压与调磁相结合，可以扩大调速范围 。
n
Φn Φ2 Φ1 Φ1 Φ2 Φn nn Un U d3 U d2 U d1 Ten
图1-2 调压和调 磁时的机械特性
U d1 U d2 U d3 U n
①系统结构图
U n
Un U d0
电动机
U n
放大器
U ct 整流器及
触发装置
n
速度检测
②系统中各环节的稳态输入输出关系如下： 电压比较环节 放大器
* U n U n Un
U ct K P U n
晶闸管整流器及触发装臵 U d 0 K sU ct

实验报告题目学院专业班级学号学生姓名指导教师完成日期年月日实验四双闭环可逆直流脉宽调速系统一．实验目的1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理. 2．熟悉直流PWM 专用集成电路SG3525 的组成、功能与工作原理。

3．熟悉H 型PWM 变换器的各种控制方式的原理与特点。

4．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。

二．实验内容1．PWM 控制器SG3525 性能测试。

2．控制单元调试。

3．系统开环调试。

4．系统闭环调试5．系统稳态、动态特性测试。

6．H 型PWM 变换器不同控制方式时的性能测试。

三．实验系统的组成和工作原理在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。

双闭环脉宽调速系统的原理框图如图6—10 所示。

图中可逆PWM 变换器主电路系采用MOSFET 所构成的H 型结构形式，UPW 为脉宽调制器，DLD 为逻辑延时环节，GD 为MOS 管的栅极驱动电路，FA 为瞬时动作的过流保护。

脉宽调制器UPW 采用美国硅通用公司（Silicon General）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。

四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。

2．NMCL—10A 组件。

4．NMEL-03组件。

5．NMEL—18D组件。

6．电机导轨及测功机。

7．直流电动机M03。

8．双踪示波器。

9. 万用表。

五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。

2．接入ASR 构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR 的RP3 电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR 的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。

3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。