PWM 直流双闭环调速系统设计
PWM 直流双闭环调速系统设计是指采用脉宽调制(PWM)技术来实现直流电机的速度控制。该系统由两个闭环组成:转速闭环和电流闭环。转速闭环负责检测电机的转速,并将其与目标转速进行比较,输出一个差值信号,该信号作为电流闭环的输入。电流闭环则检测电机的电流,并将其与目标电流进行比较,输出一个PWM信号,该信号用来控制PWM调制器的输出电压,以调节电机的转速。
PWM 直流双闭环调速系统的优点是可以实现高精度的速度控制,适用于需要高精度控制的应用场景,例如 CNC 机床、伺服系统等。
1.1 双闭环调速系统的构造图
双闭环调速系统的构造图如图 1 所示,转速调节器与电流调节器串极联结,转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制PWM 装置。
图 1 双闭环调速系统的构造图
1.2 调速系统起动过程的电流和转速波形
调速系统起动过程的电流和转速波形如图 2 所示,这时,启动电流成方波形,而转速是线性增长的。这是在最大电流〔转矩〕受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。
图 2 调速系统起动过程的电流和转速波形
1.3 H 桥双极式逆变器的工作原理
H 桥双极式逆变器的工作原理是将直流电源电压转换为交流电压,通过 PWM 调制来实现脉宽调制,从而控制电机的转速。H 桥双极式逆变器电路如图 3 所示。
图 3 H 形双极式逆变器电路
双极式逆变器的四个驱动电压波形如图 4 所示。
图 4 H 形双极式逆变器的驱动电压波形
在一个开关周期内,当时,晶体管饱和导通,而截止,这时。当时,电枢电流经续流,这时。在一个周期正负相间,这是双极式 PWM 变换器的特征,其电压、电流波形如图 2 所示。
电动机的正反转表达在驱动电压正、负脉冲的宽窄上。当正脉冲较宽时,那么的平均值为正,电动机正转,当正脉冲较窄时,那么反转;如果正负脉冲相等,那么平均输出电压为零,那么电动机停顿。
双极式控制可逆 PWM 变换器的输出平均电压为如果定义占空比,电压系数那么在双极式可逆变换器中调速时,的可调围为 0~1 相应的。当时,为正,电动机正转;当时,为负,电动机反转;当时,,电动机停顿。
1.4 PWM 调速系统的静特性
PWM 调速系统的静特性是指系统在稳定状态下的输出电压和电流波形。由于采用了脉宽调制,电流波形都是连续的,因而机械特性关系式比拟简单,电压平衡方程如下。
结论
PWM 直流双闭环调速系统设计是指采用脉宽调制(PWM)技术来实现直流电机的速度控制。该系统由两个闭环组成:转速闭环和电流闭环。PWM 直流双闭环调速系统的优点是可以实现高精度的速度控制,适用于需要高精度控制的应用场景,例如 CNC 机床、伺服系统等。