轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（精編版）

1、運動控制系統(tǒng)期中作業(yè)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計題目：轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1. 已知參數(shù)：某轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)采用橋式可逆pwm 變換電路供電。(1) 直流電動機 :unom = 220v, inom = 136a, nnom = 1460r/min,電樞電阻ra=0.2, 允許過載倍數(shù) = 1.5; (2) 電樞回路總電阻 :r= 0.5 ; (3) 電樞回路總電感 :l= 10mh; (4) 電動機軸上的總飛輪力矩:gd2= 22.5nm2; 設(shè)計要求 : 電流超調(diào)量 i 5%,轉(zhuǎn)速無靜差 ; 空載起動到額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n10%. 目錄一、引言4 二、整體設(shè)計思路4 三

2、、系統(tǒng)構(gòu)成和原理4 四、各電路設(shè)計模塊5 1.pwm主電路設(shè)計 - 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) 5 2. 控制電路 - 基于 sg3525為核心構(gòu)成的控制電路的設(shè)計7 3. 電流環(huán)的設(shè)計9 4. 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計12 5. 給定的設(shè)計15 6. 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計15 7. 電動機電源設(shè)計16 8. 轉(zhuǎn)速檢測電路設(shè)計16 9. 電流檢測電路設(shè)計16 10. 驅(qū)動電路設(shè)計17 11. 保護電路設(shè)計17 五、仿真結(jié)果截屏顯示18 六、參考文獻21 七. 電氣原理圖21 八. 設(shè)計心得總結(jié)22 一、引言在電氣時代的今天，電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬种匾淖饔谩Ｖ绷麟姍C是最常見的一種電機，在各

3、領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 研究直流電機的控制和測量方法，對提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。電機調(diào)速問題一直是自動化領(lǐng)域比較重要的問題之一。不同領(lǐng)域?qū)τ陔姍C的調(diào)速性能有著不同的要求，因此，不同的調(diào)速方法有著不同的應(yīng)用場合。通過對于理論知識的學習， 我們已經(jīng)深刻的體會到閉環(huán)控制系統(tǒng)要優(yōu)于開環(huán)控制系統(tǒng)，然而更深入的學習我們又了解到電流- 轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是靜、動態(tài)特性優(yōu)良、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)，其性能受到各個領(lǐng)域的關(guān)注。那么，如何通過 matlab 仿真模擬，了解工作性能以及如何設(shè)計出滿足要求的調(diào)速系統(tǒng)，就是我們重點要掌握的一項技能。二、整體設(shè)計思路首先，從宏觀上考慮到的就

4、是將一個系統(tǒng)分成各個部分來設(shè)計，大體包含主電路部分，控制電路部分， 反饋電路部分，保護電路部分等設(shè)計等大體設(shè)計環(huán)節(jié)。每個環(huán)節(jié)又有各自詳細的設(shè)計思路，將會在各部分設(shè)計中體現(xiàn)。三、系統(tǒng)構(gòu)成和原理直流雙極式可逆 pwm 調(diào)速系統(tǒng)的組成見圖1。 圖中可逆 pwm 變換器主電路系采用 mosfet 所構(gòu)成的 h型結(jié)構(gòu)形式，它由四個功率 mosfet 管和四個續(xù)流二極管組成的雙極式 pwm 可逆變換器，根據(jù)脈沖占空比的不同，在直流電機上可得到+或-的直流電壓。 pwm 變換器的作用是：用pwm 調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、 寬度可變的脈沖電壓系列， 從而可以改變平均輸出電壓的交流電源主

5、變壓器副變壓器主電路控制電路電機執(zhí)行方式控制器電路保護大小，以調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。 tg 是與直流電動機連動的測速發(fā)電機，經(jīng)過速度變換器 fbs 后可獲得一反映轉(zhuǎn)速變化的速度反饋信號，此信號接入速度調(diào)節(jié)器asr 的反饋輸入端， g為電壓給定器，可提供正、負電壓，電壓大小可以調(diào)節(jié)。sg3525 為脈寬調(diào)制器。 r1 、c1、vd1 、r2、c2 、vd2 構(gòu)成邏輯延時環(huán)節(jié)。二極管整流橋把輸入的交流電變?yōu)橹绷麟?，正常情況下，交流輸入為380v，經(jīng)過整流后變?yōu)?20v直流電，電阻 r1為起動限流電阻 , 在 vt1 和 vt4的源極回路中，串接兩個取樣電阻， 其上的電壓分別反映流過vt2 、vt4的電流

6、, 經(jīng)過差分放大輸出一反映電流大小的電壓，可作為雙閉環(huán)系統(tǒng)的電流反饋信號，接到電流調(diào)節(jié)器 acr的輸入端?；芈分械碾娮鑢2 有兩個作用。第一，可以用來觀察波形, 其上的電壓波形反映了主回路的電流波形。第二，作為過流保護用。當r2的電壓超過整定值后， 過流保護電路動作， 關(guān)閉脈沖， 從而保護功率 mosfet 管。整個過程實現(xiàn)，從電網(wǎng)引入380v的電壓，一路經(jīng)電流檢測電路，獲取與主電路電流成比例的電流信號， 經(jīng)過濾波整流后， 作為電流反饋信號輸出至電流反饋端；另一路經(jīng)整流為220v的電壓為電動機提供電源， 220v的電壓經(jīng)過橋式整流為直流電源。 系統(tǒng)運轉(zhuǎn)后， 通過與電動機同軸相連的測速電動機測出

7、轉(zhuǎn)速，輸送轉(zhuǎn)速負反饋信號與給定比較， 電流環(huán)中電流通過電流檢測電路實現(xiàn)電流信號的反饋。四、各電路設(shè)計模塊1、pwm 主電路設(shè)計 - 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) 1.1按電路能否始終保持電流連續(xù)分為受限式和非受限式兩種，而按輸出電壓極性是否單一又分為單極性和雙極性兩種類型。圖 1 中裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖采用的是h型變換器。采用恰當?shù)目刂品绞娇勺屍涔ぷ饔陔p極性非受限式的狀態(tài)下。 功率開關(guān)管 vt1和 vt4同時導(dǎo)通和關(guān)斷， 其驅(qū)動電壓 ug1=ug4 ；vt2和 vt3同時動作，其驅(qū)動電壓ug2=ug3=-ug1 。經(jīng)分析易知，不論電流路徑如何， 只要 vt1和 vt4上加的是正向的控制信號， 電機電樞兩

8、端電壓 uab=us （us指電容兩端電壓），只要 vt2和 vt3兩端加的是正向的控制信號，電機電樞兩端電壓uab=-us 。設(shè) vt1 開關(guān)周期為 t，一個周期內(nèi) vt1上所加正向 控 制 信 號 的 時 間 是ton ， 則 電 機 電 樞 的 平 均 電 壓 為 ：21ononondssttttuuuttt，如果定義占空比ontt，電壓系數(shù)dsuu，則在雙極式可逆變換器中21調(diào)速時，的可調(diào)范圍為 01 相應(yīng)的1 1。當12時，為正，電動機正轉(zhuǎn)；當12時，為負，電動機反轉(zhuǎn)；當12時，0，電動機停止。但電動機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的。 這

9、個交變電流的平均值等于零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩， 徒然增大電動機的損耗這是雙極式控制的缺點。但它也有好處， 在電動機停止時仍然有高頻微震電流，從而消除了正、反向時靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用，消除正、負反向時的靜磨擦死區(qū)， 使電機低速時有較好的動靜態(tài)特性。電樞電壓極性在每個周期內(nèi)都是變化的， 但是開關(guān)管的頻率做得很高， 電機運行時由于慣性其轉(zhuǎn)速瞬間不會變化， 再加上電樞電感對電流有濾波作用，所以電機轉(zhuǎn)速可以認為是穩(wěn)定的。 但是這里的穩(wěn)態(tài)， 指的是電機的平均電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩相平衡的狀態(tài)，電樞電流實際上是周期變化的，只能算是準穩(wěn)態(tài)。 脈寬調(diào)速系統(tǒng)在準穩(wěn)態(tài)下的機械特性是其平均轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)矩（電

10、流）的關(guān)系。由圖可知： pwm 變換器的直流電源由交流電網(wǎng)經(jīng)不控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容6c 濾波，以獲得恒定的直流電壓su 。由于電容容量較大，突加電源時相當于短路， 勢必產(chǎn)生很大的充電電流， 容易損壞整流二極管， 為了限制充電電流，在整流器和濾波電容之間傳入電阻rz，合上電源后，用延時開關(guān)將rz短路，以免在運行中造成附加損耗。1.2 元器件選擇選取晶閘管作為三相橋式全控整流開關(guān)器件。材料的選?。?在選取晶閘管時， 對于額定參數(shù)是要求很高的。晶閘管的額定電壓是指斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓的較小值?？紤]到電源電壓的波動及過電壓保護等因素，選用時額定電壓為承受峰值電壓的23倍。即

11、： utn=（23）utm其中 utn為晶閘管的額定電壓， utm為晶閘管實際所承受的峰值電壓，（2-3）為安全裕量。1.2.1. 晶閘管的額定電流的選擇晶閘管的額定電流是按電流的平均值標定的，元件的電流有效值定額是其通態(tài)平均電流值的 1.57 倍。 i= 1.57 ita（1-2）ita為通態(tài)平均電流值。而ita為 ita= （1.5-2 ） ivt/1.57 (1-3) 其中 ivt為晶閘管實際通過電流的有效值。在主電路中使用變壓器將交流380v降為 24v,經(jīng)過計算 utn為 134v， i 為 20a.所以晶閘管我們選擇為kp20-2e . 1.2.2 二極管的選擇d1-d6我們選擇

12、in5822， 圖中從電網(wǎng)到 d1-d6所組成的整流電路中需要一個電流互感器。in5822 的參數(shù)為： vrrm = 40v; vrms = 28v; ifms= 80a; io = 3a 2、控制電路 - 基于 sg5255為核心構(gòu)成的控制電路的設(shè)計（1）sg3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 sg3525 是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強的單片集成pwm 控制芯片，它簡單可靠及使用方便靈活， 輸出驅(qū)動為推拉輸出形式， 增加了 驅(qū)動能力 ；內(nèi)部含有欠壓鎖定電路、 軟啟動控制電路、 pwm 鎖存器 ，有過流保護功能， 頻率可調(diào)，同時能限制最大占空比。sg3525采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案, 適合

13、于各種開關(guān)電源 , 斬波器的控制。其內(nèi)部包含精密基準源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器等, 并含有欠壓鎖定電路 , 閉鎖控制電路和軟起動電路。采用集成芯片產(chǎn)生pwm 信號進行控制具有線路較為簡單，易于控制，無需編程等特點， 是目前 pwm 常用的方法。 美國硅通公司的 sg3525a 是性能優(yōu)良， 功能齊全，通用性強的單片集成pwm 控制器。原理如下：基準電壓部分對內(nèi)部供電， 對外作為基準參考電壓； 振蕩器產(chǎn)生近似的鋸齒波， 鋸齒波的頻率由和振蕩器相連接的外接的電阻電容決定，同時對應(yīng)于鋸齒波的下降沿產(chǎn)生一時鐘脈沖cp ；在時鐘脈沖cp的作用下，分相器（ t觸發(fā)器）的兩輸出端產(chǎn)生兩相位

14、相反的方波信號，其頻率是鋸齒波頻率的一半；誤差放大器是差動輸入放大器， 同相輸入端端 2 接給定電壓，閉環(huán)控制制時反向輸入端 1 接反饋電壓，端 9 和端 1 之間接入適當?shù)姆答伨W(wǎng)絡(luò)構(gòu)成調(diào)節(jié)器可滿足系統(tǒng)動靜特性的要求； 外加于端 9 的信號和誤差放大器的輸出疊加于比較器的一反向輸入端，比較器的同相輸入端加振蕩器產(chǎn)生的鋸波信號，這樣比較器的輸出端產(chǎn)生 pwm 信號，改變外加于端9 的信號或來自于端2 的反饋信號或端 1 的給定信號均可改變pwm 信號的占空比；內(nèi)部pwm 鎖存器可以使關(guān)閉更可靠；兩個輸出級結(jié)構(gòu)是一樣的， 門電路輸出上側(cè)為或非門， 下側(cè)為或門， 門電路的輸入a端，c端和 d端所加的

15、信號是一樣的，分別是欠壓鎖定輸出，時鐘脈沖cp 和來自鎖存器的 pwm 信號，分相器的兩輸出端分別加到兩輸出級的門電路b 端，由于分相器輸出兩相位相反的方波， 所以芯片兩對外輸出端輸出的是兩波形一樣而相位相差 180的 pwm 信號，而且頻率是比較器產(chǎn)生的pwm 信號的一半。另外此芯片還帶有閉鎖控制， 軟起動，欠壓鎖定功能。 本裝置結(jié)構(gòu)圖中sg3525a 的 5、6、 7 管腳接上恰當?shù)墓潭ù笮〉碾娮桦娙荩?以決定最終輸出的pwm 信號的頻率。管腳 9 開環(huán)時加給定信號，閉環(huán)時加acr （或 asr ）的輸出，9 端所加電壓的大小決定 pwm 的占空比。定頻調(diào)寬控制方式。13 端作為 pwm

16、信號的輸出端。（2）邏輯延時環(huán)節(jié)主電路功率開關(guān)管的控制所需要信號是對角上兩管控制信號相同，而同一橋臂上的控制信號相反。這樣主電路需要兩路互為反向的控制信號。sg3525的 13端的輸出信號作為一路信號，其經(jīng)過一反向器后作為另一路信號即可滿足所需。雖然目前的工藝水平可以使電力電子半導(dǎo)體開關(guān)器件開關(guān)頻率做得很高，但其導(dǎo)通和關(guān)斷仍會占用一極短的時間， 控制信號消失的瞬間并不意味著功率開關(guān)管就真正關(guān)斷。假如一功率開關(guān)管的控制信號剛消失的同時給同一橋臂另一功率開關(guān)管加控制信號很可能造成同一橋臂的兩管子同時導(dǎo)通而形成對電源短路。為了避免這種情況發(fā)生， 設(shè)置了邏輯延時環(huán)節(jié)。 邏輯延時環(huán)節(jié)的二極管使低電平信號

17、或說負信號照樣通過r和 c延遲高電平信號向后傳送的時間。 這樣就可以保證一功率開關(guān)管可靠關(guān)斷后再給與其同一橋臂上的功率開關(guān)管加高電平信號，避免其同時導(dǎo)通。電路連接圖見圖5 所示。3、電流環(huán)的設(shè)計在本次設(shè)計中， 采用電流、 轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)構(gòu)成的反饋， 使電流環(huán) (acr)作為控制系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán) (asr)作為控制系統(tǒng)的外環(huán)，以此來提高系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。二者串級連接， 即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換裝置upe。從而改變電機的轉(zhuǎn)速。通過電流和轉(zhuǎn)速反饋電路來實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速無靜差的運行?？驁D如下所示3.1 電流環(huán)的設(shè)計電流調(diào)節(jié)器的作用是： 對電網(wǎng)電壓

18、波動起及時抗擾作用。啟動時保證獲得允許的最大電流（過大的起動電流、過載電流）。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中，使電流跟隨其給定電壓變化。 當電機過載甚至處于堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值， 從而起到快速的安全保護作用。如果故障消失，系統(tǒng)能過自動恢復(fù)正常。選擇 pwm 開關(guān)頻率為 8khz，ks=44 選用 15v電路供電，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=0.01vmin/r; 電流反饋系數(shù) :avinom/055.01362152153.1.1. 確定時間常數(shù)（1）整流裝置滯后時間常數(shù) t 平均失控時間sf000125.01ts電磁時間常數(shù)：lt =rl=0.01/0.5=0.02s 機電時間常數(shù)：181.0166.0*3755

19、.0*5 .223752memccrgdts （2）電流濾波時間常數(shù)stoi002. 0。（3）電流環(huán)小時間常數(shù)之和按小時間常數(shù)近似處理，取stttsi00212.0oi3.1.2. 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求%5l，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型 i 型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用pi 型電流調(diào)節(jié)器。而且434. 900212.002. 0ittl其傳遞函數(shù)為siisacrskw1)(3.1.3 計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：stli02.0電流環(huán)開環(huán)增益：要求%5i時，應(yīng)取5 .0tiik，因此stiik/849.23500212. 05 .05

20、. 0avinom/055.0136215215于是， acr 的比例系數(shù)為975.0055.0445 .002. 0849.235?kkksiiir3.1.4. 校驗近似條件電流環(huán)截止頻率ski/949.235ci（1）校驗 pwm裝置傳遞函數(shù)的近似條件 : tsci31現(xiàn)在，ssts/849.235/67.2666000125.03131, 滿足近似條件。（2）忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件： ?tcilmt13現(xiàn)在，sstl/849.235/862.4902.0181.01313tm, 滿足近似條件。（3）校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件: 31cioistt1現(xiàn)在，31sstt

21、oi/849.235/6 .2108002.0000125.01311s滿足近似條件。3.1.5. 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容所用運算放大器取 ro = 40k ?, 各電阻和電容值計算如下kkrkri3940975.00i， 取k39frciii513. 010103902.063, 取 0.513f ftcoi2.0101040002.044630oir, 取 0.2 f按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達到的動態(tài)指標為：%5%3.4%i, 滿足設(shè)計要求。由于電流檢測中常常含有交流分量，為使其不影響調(diào)節(jié)器的輸入， 需加低通濾波。此濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)表示，由初始條件知濾波時間常數(shù)stoi001

22、.0，以濾平電流檢測信號為準。為了平衡反饋信號的延遲，在給定通道上加入同樣的給定濾波環(huán)節(jié)，使二者在時間上配合恰當。如下圖 3.1.6 所示含給定濾波和反饋濾波的pi 型電流調(diào)節(jié)器其中*iu 為電流給定電壓，di 為電流負反饋電壓，cu 為電力電子變換器的控制電壓 . 4. 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用：能有效地消除轉(zhuǎn)速偏差，保持轉(zhuǎn)速恒定；當轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大偏差時，它能迅速達到最大輸出電壓， 輸送給電流調(diào)節(jié)器， 使電流迅速上升，實現(xiàn)快速響應(yīng)。轉(zhuǎn)速反饋電路如圖4.1 所示，由測速發(fā)電機得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋波，因此也需要濾波，由初始條件知濾波時間常數(shù)s01.0ton。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)

23、速給定通道上也加入相同時間常數(shù)的給定濾波環(huán)節(jié)。圖 4.1 含給定濾波與反饋濾波的pi 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器4.1.1 確定時間常數(shù)（1）電流環(huán)等效時間常數(shù)ik1, 取5.0iitk，則ik1 =si00424.02t（2）轉(zhuǎn)速濾波時間本常數(shù)s01.0ton根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況，取s01.0ton（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)tn按小時間常數(shù)近似處理，取sttn01424.001.000424.02onit4.1.2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)由于設(shè)計要求無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動態(tài)要求，應(yīng)按典型型系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)。故asr選用 pi 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為wsasr）（=ssknnn14.1.3

24、. 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取5h，則 asr的超前時間常數(shù)為shtn0712.001424.05n轉(zhuǎn)速開環(huán)增益s222n671.232) 1(tknhh于是， asr的比例系數(shù)為405.42)1(nnttckrhhme4.1.4 檢驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率11cn685.10712.0671.23snnnkk（1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為：ti31cn現(xiàn)在，ssti/671.23/180.11131，滿足簡化條件。（2）小時間常數(shù)近似處理條件：191.5101. 0849.2353131onitk現(xiàn)在，cnoniwtk191.5101. 0849.2353131，滿足

25、簡化條件。4.1.5. 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容取040rk，則kkrkrn2 .17640405.40n，取k176frcnnn405. 0101760712.03，取f41.0ftcon1104001.04430onr，取f5.04.1.6. 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量ttnnccmnnombz?*maxn)(2%)(%當 h=5時，%2.81%maxccb；而min/15.515132. 05. 0136rrcinednomnom因此%10%8.6n能滿足設(shè)計要求。5、給定的設(shè)計在系統(tǒng)的整過實現(xiàn)過程中，需要一個穩(wěn)定的給定電壓。通常轉(zhuǎn)速給定電路由滑動變阻器構(gòu)成， 調(diào)節(jié)滑動變阻器即可獲得相應(yīng)大小的給定信號。

26、轉(zhuǎn)速給定電路可以產(chǎn)生幅值可調(diào)和極性可變的階躍給定電壓或可平滑調(diào)節(jié)的給定電壓。圖 5.1 ：轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)給定電壓電路圖6、直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計給定中電壓為直流穩(wěn)壓電源，其主要由整流電路和濾波電路組成。整流電路利用了二極管的單向?qū)ㄗ饔眠M行整流工作。整流方式多樣， 但考慮到橋式整流電路輸出電壓高， 紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓較低， 整流效率高，因此采用橋式整流電路進行整流。圖 6.1 ： 15v電源電路原理圖在上述電源的設(shè)計中主要采用7815,7915 元件。7815 為三端正穩(wěn)壓器電路 , 而 7915 為三端負穩(wěn)壓器電路。都為to-220f封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用

27、范圍廣，內(nèi)含過流、過熱和過載保護電路。由于一般的雙電源（正負對稱電源）都沒有連續(xù)可調(diào)的功能，給使用帶來一定程度上的不便。所以在此用一塊7815 和一塊 7915 三端穩(wěn)壓器對稱連接，來獲得一組正負對稱的正負15v穩(wěn)壓電源。7、電動機電源設(shè)計為了給電動機供電，采用三相橋式全控整流電路。圖 7.1 電動機電源電路原理圖8. 轉(zhuǎn)速檢測電路設(shè)計轉(zhuǎn)速反饋電路由測速發(fā)電機測轉(zhuǎn)速，通過轉(zhuǎn)速變換器反饋相應(yīng)電壓信號，然后將電壓信號反饋回轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr 。轉(zhuǎn)速變換 fbs用于在轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，反映轉(zhuǎn)速變化并把與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號, 變換成適用于控制單元的電壓信號。電路圖如圖8 所示。9. 電流檢測電路設(shè)

28、計電流反饋電路主要是采用霍爾，霍爾元件具有結(jié)構(gòu)簡單、 體積小、無活動部件，便于與測量電路一起作為霍爾傳感器。具體測量電路如見圖7 所示，圖中控制電流有 vcc 提供，可以是直流也可以是交流電源，電位器r1是用來調(diào)節(jié)控制電流 i 的大小， r4 是霍爾輸出電壓的負載電阻，通常是放大電路的輸入電阻。霍爾電壓一般為毫伏數(shù)量級，因而后面需要接差動放大器，霍爾電壓為線性量，因而該電路設(shè)計為線性型。10. 驅(qū)動電路設(shè)計本脈寬調(diào)速裝置中主電路是強電，控制電路屬弱電?？刂齐娐穼χ麟娐愤M行控制時就需要隔離環(huán)節(jié)。sg3525a 產(chǎn)生的pwm 信號較小，不能直接驅(qū)動大功率的開關(guān)管。所以要加上驅(qū)動環(huán)節(jié)。本裝置功率開關(guān)

29、器件用的是mosfet，可以選擇用專用的集成驅(qū)動芯片。 ir2110是美國 ir 公司生產(chǎn)的高壓、高速pmosfet 和 igbt的理想驅(qū)動器。它兼有光耦隔離（體積?。┖碗姶鸥綦x（速度快）的優(yōu)點，是中小功率變換裝置中驅(qū)動器件的首選品種。該芯片采用hvic和閂鎖抗干擾制造工藝，集成dip、soic封裝。 ir2110 具有獨立的低端和高端輸入通道：懸浮通道電源采用自舉電路，其電壓最高可達 500v；功率器件柵極驅(qū)動電壓范圍10v20v ；輸出電流峰值為 2a; 邏輯電源范圍 5v20v ， 而且邏輯電源地和功率地之間允許+5v的偏移量；帶有下拉電阻的 coms 施密特輸入端， 可以方便地與 ls

30、ttl和 cmos 電平匹配；獨立的低端和高端輸入通道，具有欠電壓同時鎖定兩通道功能; 兩通道的匹配延時為 10ns；開關(guān)通斷延時小，分別為120ns 和 90ns；工作頻率達 500khz。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括邏輯輸入，電平轉(zhuǎn)換及輸出保護等。11.保護電路設(shè)計a.過電壓保護閘管的過電壓保護： 晶閘管的過電壓能力比一般的電器元件差，當它承受超過反向擊穿電壓時，也會被反向擊穿而損壞。 如果正向超過管子的正向轉(zhuǎn)折電壓，會造成晶閘管硬開通， 不使電路可能出現(xiàn)過電壓， 常采用簡單有效的過電壓保護措施，如在電路中接入吸收能量的原件，使能量得以消散， 或采用電子線路進行保護，以及在回路中接入快速熔斷器等。b

31、.過電流保護晶閘管的過電流保護 : 在整流中造成晶閘管過電流的主要原因是：電網(wǎng)電壓波動太大負載超過允許值， 電路中管子誤導(dǎo)通以及管子擊穿短路等。所以我們要設(shè)置保護，以避免損害管子。常見的過電流保護有： 快速熔斷器保護， 過電流繼電器保護， 限流與脈沖移相保護，直流速開關(guān)過電流保護?？焖偃蹟嗥鞅Ｗo是最有效，使用最廣泛的一種措施。橋臂串快熔，這是一種最直接可靠的保護；交流側(cè)快熔，直流側(cè)快熔，這兩種保護接法雖然簡單，但保護效果不好。過電流繼電器保護中過電流繼電器開關(guān)時間長 （約幾百毫秒） 只有在短路電流不大時才有用。限流與脈沖移相保護電路保護比較復(fù)雜。 直流快速開關(guān)過電流保護功能好， 但造價高，體積大，不宜采用。因此，最佳方案是選用快速熔斷器保護，并采用橋串快熔接法。五、仿真結(jié)果截屏顯示1. 電流環(huán)在 simulink下的框圖：2. 電流環(huán)對應(yīng)仿真波形由圖可看出在 kt=0.5 時，基本無超調(diào)。