雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)方案分享之電路設(shè)計(jì)

利用PWM芯片所設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)是目前工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用范圍最為廣泛的一個(gè)分支，也是工程師在設(shè)計(jì)方面的一個(gè)工作重點(diǎn)。在今明兩天的方案分享過程中，本文將會(huì)為大家分享一種雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，希望能夠通過本文的分享和介紹，對(duì)各位工程師的設(shè)計(jì)工作提供一定幫助。

雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本方案利用PWM芯片所設(shè)計(jì)的這一直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，起內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖圖1所示?？梢钥吹?，在這一雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串極聯(lián)結(jié)，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PWM裝置。其中，脈寬調(diào)制變換器的作用是利用脈沖寬度調(diào)制法的特點(diǎn)，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序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

在這一直流型雙閉環(huán)PWM調(diào)速系統(tǒng)中，其系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)部的電流和轉(zhuǎn)速波形如下圖圖2所示?？梢钥吹?，此時(shí)這一系統(tǒng)內(nèi)的啟動(dòng)電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長(zhǎng)的。這是在最大電流(轉(zhuǎn)矩)受限的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動(dòng)過程。

PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜特性

在這一基于PWM芯片所設(shè)計(jì)的直流型雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，由于采用了脈寬調(diào)制技術(shù)，則在該系統(tǒng)的運(yùn)行過程中其電流波形都是連續(xù)的，因而機(jī)械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)單。因此，在該系統(tǒng)中，其電壓平衡的計(jì)算方程如下：Us=Rid+L(did/dt)+E(0≤t0≤t

主要電路設(shè)計(jì)

在了解了這一PWM調(diào)速系統(tǒng)的工作基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)原理之后，接下來(lái)就需要完成對(duì)其主電路的設(shè)計(jì)，在本方案中，我們所設(shè)計(jì)的主電路如下圖圖3所示。在這一H橋式的PWM調(diào)速系統(tǒng)中，其PWM逆變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C0濾波，以獲得恒定的直流電壓Us。由于這一電路系統(tǒng)中的直流電源靠二極管整流器供電，因此不可能回饋電能，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對(duì)濾波電容充電，這時(shí)電容器兩端電壓升高稱作泵升電壓。為了限制泵升電壓，用鎮(zhèn)流電阻Rz消耗掉這些能量，在泵升電壓達(dá)到允許值時(shí)接通VTz。

在圖3所設(shè)計(jì)的這一PWM直流調(diào)速系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)中，其四單元IGBT模塊所選擇的型號(hào)為20MT120UF。在這一直流PWM調(diào)速系統(tǒng)中，其主要參數(shù)為：

UCER=1200V，Ic=16A，TCN=100℃，PCM=0.9KW，UCE(sat)=3.05V。

此電路用于產(chǎn)生±15V電壓作為轉(zhuǎn)速給定電壓以及基準(zhǔn)電壓，如圖4所示：