雙閉環(huán)PWM調速系統方案分享之電路設計

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

雙閉環(huán)調速系統的結構

本方案利用PWM芯片所設計的這一直流雙閉環(huán)調速系統，起內部結構圖如下圖圖1所示?？梢钥吹?，在這一雙閉環(huán)調速系統中，其內部的轉速調節器與電流調節器串極聯(lián)結，轉速調節器的輸出作為電流調節器的輸入，再用電流調節器的輸出去控制PWM裝置。其中，脈寬調制變換器的作用是利用脈沖寬度調制法的特點(diǎn)，把恒定的直流電源電壓調制成頻率一定、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，以調節電機轉速，達到設計要求。

在這一直流型雙閉環(huán)PWM調速系統中，其系統啟動(dòng)時(shí)，內部的電流和轉速波形如下圖圖2所示?？梢钥吹?，此時(shí)這一系統內的啟動(dòng)電流成方波形，而轉速是線(xiàn)性增長(cháng)的。這是在最大電流(轉矩)受限的條件下調速系統所能得到的最快的起動(dòng)過(guò)程。

PWM調速系統的靜特性

在這一基于PWM芯片所設計的直流型雙閉環(huán)調速系統中，由于采用了脈寬調制技術(shù)，則在該系統的運行過(guò)程中其電流波形都是連續的，因而機械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)單。因此，在該系統中，其電壓平衡的計算方程如下：Us=Rid+L(did/dt)+E(0≤t0≤t

主要電路設計

在了解了這一PWM調速系統的工作基礎和設計原理之后，接下來(lái)就需要完成對其主電路的設計，在本方案中，我們所設計的主電路如下圖圖3所示。在這一H橋式的PWM調速系統中，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)機制動(dòng)時(shí)只好對濾波電容充電，這時(shí)電容器兩端電壓升高稱(chēng)作泵升電壓。為了限制泵升電壓，用鎮流電阻Rz消耗掉這些能量，在泵升電壓達到允許值時(shí)接通VTz。

在圖3所設計的這一PWM直流調速系統主電路結構中，其四單元IGBT模塊所選擇的型號為20MT120UF。在這一直流PWM調速系統中，其主要參數為：

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

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