仅供个人参考

为了获得近似理想的过度过程，并克服几个信号综合于一个调节器输入端的缺点，最好的方法就是将被调量转速与辅助被调量电流分开加以控制，用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统。所以本文选择方案二作为设计的最终方案。如图5为双闭环直流调速系统原理.

图5 双闭环直流调速系统原理图

2.2、硬件结构

双闭环直流调速系统主电路中的 UPE 是直流 PWM 功率变换器。系统的特点：双闭环系统结构，实现脉冲触发、转速给定和检测。由软件实现转速、电流调节，系统由主电路、检测电路、控制电路、给定电路、显示电路组成。如图6为双闭环直流 PWM 调速系统硬件结构图。

不得用于商业用途

仅供个人参考

图6 双闭环直流 PWM 调速系统硬件结构图

2.2.1 主电路

主电路由二极管整流器 UR、PWM 逆变器 UI 和中间直流电路三部分组成，一般都是电压源型的，采用大电容 C 滤波，同时兼有无功功率交换的作用。

可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H形）电路，如图7为桥式可逆PWM变换器。这时电动机M两端电压Uab的极性随开关器件驱动电压极性的变化而变化，其控制方式有双极式、单极式、受限单极式等多种，本设计用的是双极性控制的可逆PWM变换器。双极性控制的桥式可逆PWM变换器有电流一定连续、可使电动机在四象限运行、电动机停止时有微振电流可消除静摩擦死区、低速平稳性好等优点。

图7 桥式可逆PWM变换器

图8为双极式控制时的输出电压和电流波形。id1相当于一般负载的情况，脉动电流的方向始终为正；id2相当于轻载情况，电流可在正负方向之间脉动，但平均值仍为正，等于负载电流。

不得用于商业用途

仅供个人参考

图8 双极式控制时的输出电压和电流波形

双极性控制可控PWM变换器的输出平均电压为 Ud?tonT?ton2tUs?Us?(on?1)Us TTT

转速反馈电路如图9所示，由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，由初始条件知滤波时间常数Ton?0.012s。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入相同时间常数的给定滤波环节。

RnUn*R0/2R0/2Ui*ConR0/2R0/2RbalConCn-Un 图 9 转速反馈电路

2.2.2 泵升电压限制

不得用于商业用途

仅供个人参考

当脉宽调速系统的电动机减速或停车时,储存在电机和负载传动部分的动能将变成电能，并通过 PWM 变压器回馈给直流电源。一般直流电源由不可控的整流器供电，不可能回馈电能，只好对滤波电容器充电而使电源电压升高，称作“泵升电压”。如果要让电容器全部吸收回馈能量，将需要很大的电容量，或者迫使泵升电压很高而损坏元器件。在不希望使用大量电容器（在容量为几千瓦的调速系统中，电容至少要几千微法）从而大大增加调速装置的体积和重量时，可以采用由分流电阻 R 和开关管 VT 组成的泵升电压限制电路，用R 来消耗掉部分动能。R 的分流电路靠开个器件 VT 在泵升电压达到允许数值时接通。

2.3、主电路参数计算和元件选择

主电路参数计算包括整流二极管计算，滤波电容计算、功率开关管 IGBT 的选择及各种保护装置的计算和选择等。 2.3.1 整流二极管的选择

根据二极管的最大整流平均 If和最高反向工作电压 UR 分别应满足：

If?1.1?Io(AV)?2?1.1?6/2?3.3（A） UR?1.1?2?U2?1.1?2?110?171（V） 选用大功率硅整流二极管，型号和参数如下所示：

额定正向平型号 均电流If（A) ZP10A

在设计主电路时，滤波电容是根据负载的情况来选择电容C值，使RC?（3~5）T/2，且有

10 额定反向峰值电压URM（V) 200~2000 反向平均漏电流IR （mA) 0.5~0.7 6 SZ14 散热器型号 正向平均压降UF （V) Udmax?0.9?110?0.95?94（V)

2?C?1.5?0.02，即C?15000uF

不得用于商业用途