直流电动机pwm控制系统设计

直流电动机pwm控制系统设计内容摘要：

b).反向电动运行波形 3．单元电路设计 3． 1 转速、电流双闭环调节电路 3． 1． 1电路原理 在双闭环直流调速系统中设置了两个调节器，转速调节器的输出当作电流调节器的输 入，电流调节器的输出控制晶闸管整流器的触发装置。 电流调节器在里面称作内环，转速调节器在外面称作外环，这样就形成转速、电 流双闭环调速系统。 双闭环直流调速系统原理图如图 7所示。 检测部分中 ，采用了霍尔片式电流检测装置对电流环进行检测，转速 15 则是采用了测速电机进行检测。 为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器都采用 PI 调节器。 PI 调节器的输出由两部分组成，第一部分是比例部分，第二部分是积分部分。 把比例运算电路和积分电路组合起来就构成了比例积分调节器，如图 6所示。 可知 UO=I1R1R0C1 1 ∫ Uidt I1=I0=Ui/R0 U0=R1Ui/R0 R0C1/1∫ Uidt 当 突加输入信号 Ui 时，开始瞬间电容 C1相当于短路，反馈回路中只有电阻 R1，此时相当于比例调节器，它可以毫无延迟地起调节作用，故调节速度快；而后随着电容 C1被充电而开始积分， U0线性增长，直到稳态。 图 6 PI 调节器电路 转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速跟随其给定电压变化，稳态时实现转 速无静差，对负载变化起抗扰作用，其输出限幅值决定电机允许的最大电流。 电流调节器使电流紧紧跟随其给定电压变化，对电网电压的波动起及时抗扰作用，在转速动态过程中能够获得电动机允许的最大电流，从而加快动态 过程，当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。 一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。 图 7转速、电流调节电路图 ASR– 转速调节器 ACR– 电流调节器 GT– 触发装置 M – 直流电动机 TG– 测速发电机 TA– 电流互感器 UPE电力电子变换器 Un*转速给定电压 Un转速反馈电压 Ui*电流给电压 Ui电流反馈电压 图中，来自速度给定电位器给定的信号 Un*与速度反馈信号 Un 比较后，偏差为△ Un= Un*Un，送到速度调节器 ASR 的输入端。 速度调节器的输出 Ui*作为电流调节器 ACR 的给定信号，与电流反馈信号 Ui 比较后，偏差为△ Un= Ui*Ui，送到电流调节器 ACR 的输入端，电流调节器的输出 Uct 送到触发器，以控制可控整流器，整流器为电动机提供直流电压 Ud.。 PWM驱动装置控制电路 PWM kHz 图 6为 PWM 驱动装置控制电路框图。 该控制电路包括恒频波形发生器、脉宽调制器、脉冲分配电路等脉宽调速系统所特有的电路。 图 8 PWM 驱动装置控制电路框图 3． 2． 1恒频波形发生器 它的作用是产生频率 恒定的振荡信号作为时间比较的基准，其波形可以是三角形波或锯齿波。 PWM 波由具有输出的 PWM 控制器产生。 SG1525为单片脉宽调制型控制器芯片，具有输出 的基准稳压电源，误差放大器、振荡频率在 100^ 400kHz范围内的锯齿波振荡器、软启动电路、关闭电路、脉宽调制比较器、 RS 寄存器以及保护电路等。 它解决了 PWM电路的集成化问题，在实例中用此芯片来实现系统的调速。 在具体的电路中，首 先对位置传感器信号进行整形 ，形成所需要的前后沿很陡，具有一定宽度的波形。 经微分电路微 分，产生的微分脉冲去触发时基电路 LM555，形成占空比为 2:1的方波，方波频率约为 200Hzo 此方波频率计算公式为 :f= n * p/ 60式中 Y1为电机的额定转速 r/min, f 为位置传感器输出信号的频率、P 为电机的极对数。 方波经滤波器滤波后，形成直流电压送人脉宽调制器，与脉宽调制器的反馈电压进行比较，利用得到的误差信号去控制脉宽调制器输出的调制方波脉冲的宽度变化，即 PWM 输出脉冲占空比的变化，利用占空比的变化调整加在电机电枢绕组上的电压，改变电压随即改变电机电流，转速依据电流的大小来改变。 结束语：在应用实例中， PWM 对调速系统来说，有如下优点 :系统的响应速度和稳定精度等指标比较好。 电枢电流的脉动量小，容易连续，而且可以不必外加滤波电抗也可以平稳工作。 系统的调速范围宽。 使用元件少、线路简单。 它的作用是实现电压、脉宽的转换（ V/M），即形成 PWM 信号。 SG1525集成控制器由 R2 和 Rp1分压给出EA(+)(2引脚 )的系统设定值电压。 这就要求提供此电压的基准电源 VREF 有较高精度。 VREF 受 15引脚 VCC1电源电压的影响。 VCC1是标准三端集成稳压器的输入电压。 VREF 是稳压器的输出电压 Vcc。 低于 7V 或严重欠电压时， VREF 的精度值 (5． 1V177。 1% )就得不到保证；为防止EA(+)设定值电压波动导致系统失控，在器件内部设置有欠压锁定功能。 出现欠电压时，欠电压锁定功能使图 7中 A 端线由低电压上升为逻辑高电压．经“或”一“或非”门输出转化为 P1= P2=DCBA=DCB1； P1 =2P=1； P1 和P2的逻辑低电压使输出驱动晶体管 T1和 T2 截止， P1和P2的逻辑高电压使晶体管 T 和 T 的集电极对地导通。 控制器 11 和 l4引脚的输出电压脉冲消失 ( V01=V02 = 0)，功率驱动电路输出至主开关管 V 的控制驱动脉冲消失，主开关管关断使直流电机停转。 欠电压使 A 端线高电压传递到 T3晶体管基极， T3导通为 8引脚外接电容 C3，提供放电的径 C3经 T3发射极电阻放电为零电压后，限制了比较器 C 的 PWM 脉冲电压输出 ，该脉冲电压上升为恒定的逻辑高电压。 PWM 高电压经 PWM 锁存器输出到 D 端线仍为恒定的逻辑高压， C3 电容重新充电之前， D 端线的高电压不会发生变化。 D 与 A 同为高电压．双重封锁 V01和 V02为零出欠电压消失后，欠电压锁定功能使 A 恢复低电压正常值 ， A 的低电压使管恢复截止。 C。