直流PWM可逆调速系统仿真优化

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：直流PWM双闭环可逆调速系统仿真模型如图2.22所示，模型中电动机和调节器模块与晶闸管可逆系统相同，直流斩波器使用Universal Bridge模块，模块设置为二桥臂，如图2.23所示。图2.25 直流PWM双闭环可逆调速系统波形图2.26 无电压限制时电容电压图2.27 电阻R电流

直流PWM双闭环可逆调速系统仿真模型如图2.22所示，模型中电动机和调节器模块与晶闸管可逆系统相同，直流斩波器使用Universal Bridge模块，模块设置为二桥臂，如图2.23所示。斩波器直流侧系统为不控二极管直流和电容C滤波电路，断路器（Breaker）和电阻R组成泵升电压抑制电路，通过多路测量器Multimeter检测直流侧电压Udc，当Udc大于Compare To Constant限制值时，断路器（Breaker）接通，电容经电阻放电限制了直流侧电压。

图2.22 直流PWM双闭环可逆调速系统仿真模型

系统为转速电流双闭环控制，直流PWM调制模块（DC-PWM）用于产生驱动脉冲。DC-PWM模块结构如图2.24所示。模块用两个PWM Generator产生双极性脉冲信号，其中一个PWM Generator的输入增加了0.001，使H形主电路上下桥臂脉冲错开，有一定死区。斩波器和PWM调制模块的提取路径见表2.3，主要模块参数见表2.4。

图2.23 Universal Bridge模块参数

图2.24 DC-PWM模块结构

表2.3 直流斩波器等模块提取路径

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表2.4 直流PWM可逆系统主要模块参数

在2s时将电动机从正转切换到反转，转速给定U_n^∗从+10～-10V，电动机转速和电流波形展示的正、反转切换过程如图2.25所示，0～0.9s为电动机起动阶段，起动电流达12A，起动后电枢电流下降到4A左右。2s时电动机反向，电枢电流从4A下降并反向升为-12A。在2～3.3s期间，电动机反向恒流升速，在3.75s电动机达到反向给定转速-2400r/min后，电流下降为-4A。在正转时电动机转速没有超调，整个过程变化平稳。因为取电流的过载倍数λ=3，所以在正转、反转起动过程中电流始终保持在最大电流12A左右，在正、反转速达到额定值后，电流下降为4A左右。图2.25d所示是电动机正、反转的机械特性，在正、反转过程中，机械特性从Ⅰ象限→Ⅱ象限→Ⅲ象限，在Ⅱ象限电动机工作于回馈制动状态，系统特性有很好的恒转矩起动和制动性能。图2.25b所示是斩波器直流侧滤波电容两端电压，在采取泵升电压抑制措施后，直流侧电压变动不大，比较平稳。图2.26所示是未采取泵升电压抑制措施时的电容两端电压，电压可高达2000V，这是很危险的，因此泵升电压抑制对可逆系统是很重要的。图2.27是采取泵升电压抑制时放电电阻R上的电流波形，放电电流可达13A，损耗的能量很可观，回收这部分电能有很大的节能意义。取不同滤波电容值，仿真还可以看到滤波电容对系统工作是有较大影响的。

图2.25 直流PWM双闭环可逆调速系统波形

图2.26 无电压限制时电容电压

图2.27 电阻R电流

直流PWM可逆调速系统仿真优化

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