双闭环PWM调速系统方案分享之电路设计

利用PWM芯片所设计的调速系统是目前工业领域中应用范围最为广泛的一个分支，也是工程师在设计方面的一个工作重点。在今明两天的方案分享过程中，本文将会为大家分享一种双闭环PWM调速系统的设计方案，希望能够通过本文的分享和介绍，对各位工程师的设计工作提供一定帮助。

双闭环调速系统的结构

本方案利用PWM芯片所设计的这一直流双闭环调速系统，起内部结构图如下图图1所示。可以看到，在这一双闭环调速系统中，其内部的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。其中，脉宽调制变换器的作用是利用脉冲宽度调制法的特点，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。

在这一直流型双闭环PWM调速系统中，其系统启动时，内部的电流和转速波形如下图图2所示。可以看到，此时这一系统内的启动电流成方波形，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。

PWM调速系统的静特性

在这一基于PWM芯片所设计的直流型双闭环调速系统中，由于采用了脉宽调制技术，则在该系统的运行过程中其电流波形都是连续的，因而机械特性关系式比较简单。因此，在该系统中，其电压平衡的计算方程如下：Us=Rid+L(did/dt)+E(0≤t0≤t

主要电路设计

在了解了这一PWM调速系统的工作基础和设计原理之后，接下来就需要完成对其主电路的设计，在本方案中，我们所设计的主电路如下图图3所示。在这一H桥式的PWM调速系统中，其PWM逆变器的直流电源由交流电网经不控的二极管整流器产生，并采用大电容C0滤波，以获得恒定的直流电压Us。由于这一电路系统中的直流电源靠二极管整流器供电，因此不可能回馈电能，电动机制动时只好对滤波电容充电，这时电容器两端电压升高称作泵升电压。为了限制泵升电压，用镇流电阻Rz消耗掉这些能量，在泵升电压达到允许值时接通VTz。

在图3所设计的这一PWM直流调速系统主电路结构中，其四单元IGBT模块所选择的型号为20MT120UF。在这一直流PWM调速系统中，其主要参数为：

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

此电路用于产生±15V电压作为转速给定电压以及基准电压，如图4所示：