双闭环控制的直流脉宽调速系统设计
一、实验目的：
（1）熟悉IGBT直流调速系统的组成及其基本结构 （2）了解PWM全桥直流调速系统的工作原理 （3）分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用
二、实验器件：
（1）DGK01 电源控制屏
（2）DJK17 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统 （3）DJK08可调电阻、电容箱 （4）DJK09 单相调压与可调负载 （5）D42 三相可调电阻
（6）DD03-2点击导轨、测速发电机及转速表 （7）DJ13-1直流发电机 （8）DJ15直流幷励电动机 （9）滑线变阻器 （10）数字存储示波器 （11）万用表
三、实验原理：
1、PWM脉宽开环直流调速系统实验原理
在本实验中，整流装置的主电路是由4个IGBT管构成的H桥，控制电路由给定电压Ug作为触发器的移向控制电压Uct，改变Ug的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压以满足实验要求。实
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验系统的组成原理图如图3-1所示：
FU+C1G1VT1E1VD1G3C3VT3E3+CMC4VT4E4EG2G2VT2G2VD2G4VG励磁电源A
图3-1 开环直流调速系统原理图
2、PWM脉宽单闭环不可逆直流调速系统实验原理
为了提高直流调速系统的动态性能指标，通常采用闭环控制系统（包括单闭环系统和多闭环系统）。对调速指标要求不高的场合采用单闭环系统，而对条数指标较高的则采用多闭环系统，按反馈的方式不同可分为转速反馈、电流反馈、电压反馈，在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在本实验中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移向控制电压Uct，用作控制整流桥的
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“触发电路”，触发脉冲经功放后加到IGBT的门极和源极之间，以改变PWM的输出电压，这就构成了速度反馈闭环系统。点击的转速随给定电压变化，电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调机器换成PI（比例积分）调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变换起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
在电流单闭环中将反馈电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调机器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压Uct，控制整流桥的“触发电路”，改变PWM的电压输出，从而构成了电流负反馈闭环系统。电机的最高转速也由电流调机器的输出限幅所决定。同样，电流调节器若采用P（比例）调节，对节约输入有稳态误差，要消除该误差，则需将调节器换成PI（比例积分）调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对电枢电流变换起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。单闭环系统原理图如图3-2、图3-3所示。
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4R5C6220V给定12速度调节器ASR17脉冲发生器SG3525偏移电压脉冲切换电路光耦隔离放大主电路（H桥）V31速度转换TG2GRMA 4R5C6
图3-2 转速单闭环系统原理图
4R5C6220V给定电流12调节器7ASR1脉冲发生器SG3525偏移电压脉冲切换电路光耦隔离放大主电路（H桥）V31电流转换2TGGRMA 4R5C6 图3-3 电流单闭环系统原理图
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3、PWM脉宽双闭环不可逆直流调速系统实验原理
本实验系统的主电路采用受限单极性PWM控制方式，其中主电路由4个IGBT管构成的H桥，通过控制IGBT的栅极电压，用以控制IGBT的中断。受限单极性的控制方式是这样进行控制的：在图中，电机正转时，在VT的栅极是将脉冲VT4的栅极施加高电平，VT1、VT4的栅极为低电平。四个快恢复二极管VD1到VD4用于续流。 电流调节器的电流反馈量是由主回路中的电流传感器取得的。速度反馈量取自反馈转速表输出的电压值。
本实验系统可设定不同的给定量、速度反馈量及电流反馈量，已完成开环、速度单闭环及双闭环的调速实验。
由于给定量Ug恒为正，因此速度反馈量必须为负值，在需用到速度闭环时，必须检测速度发电机的输出电压的极性，在做双闭环实验时，必须将正端连接到面板T2端，负值端连接到面板的T1端，面板的转向选择开关改变，速度信号与T1、T2端的连线也相应改变。本实验系统原理框图如图3-4所示。
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