一种基于SG3525的可逆直流脉宽调速实验电路

1 电路组成及系统分析
直流脉宽调速电路原理如图 1 所示 , 其中直流斩 波电路可看成降压型变换器和升压型变换器的串联组 合, 采用 IGBT 作为自关断器件, 利用集成脉宽调制控 制器 SG 3525 产生的脉宽调制信号作为驱动信号, 由 两个 IGBT 及其反并联的续流二极管组成。 1. 1 主电路工作原理 三相 127 V 交流电经桥式整流电路, 滤波电路变 成直流电压加在 P、 N 两点间, 直流斩波电路上端接 P 点, 下端接 N 点 , 中点公共端 ( COM ) ( 如图 1 所示 ) 。 若使 COM 端与电机电枢绕组 A 端相接 , B 端接 N, 可 使电机正转。若 T 2 截止 , T 1 周期性地通断 , 在 T 1 导 通的 T on 时间内, 形成电流回路 P T 1 A B N, 此时 U AB > 0, I AB > 0; 在 T 1 截止时由于电感电流不能突变 , 电 流 I AB 经 D 2 续流形成回路为 A B D2 A, 仍有 UA B >
图 6 整流负载下的输出电 压电流
5 结
论
本文介绍 了 基于 DSPT MS 320L F2407A 数 字化 控制的正弦波逆变电源的应用研究, 详细分析了系统 的硬件和软件的实现。实验结果证实了数字化实现的 正确性和可靠性 , 数字化控制可编程性强, 使用稳定可 靠, 比传统的模拟控制实现具有更强的优越性。 参考文献 :
2006 年 9 月 25 日第 23 卷第 5 期
通信电源技术 T elecom P ower T echno lo gies
Sep. 25, 2006 , V o l. 23 N o . 5
4 实
验
本系统采用的是数字信号处理器 DSP 控制电路, 采用输出滤波器电感电流电容电压双环控制方法, 由 DSP 的 ADC 对逆变器输出进行采样, 在 DSP 中与数 字给定比较 , 经过控制算法得出占空比, 输出 P WM 脉 冲, 经驱动电路驱动开关管。图 4 为逆变器的阻性负 载输出电压, 电压轴 50 V/ div, 时间轴 10 m s/ div, 图 5 为纯感性负载下的电压电流输出波形, 整流负载的电 压电流波形如图 6 所示, 电 压 100 V/ div, 电流 1 V/ div, 时间轴 10 m s/ div 。
2006 年 9 月 25 日第 23 卷第 5 期
通信电源技术 T elecom P ower T echno lo gies
Sep. 25, 2006 , V o l. 23 N o . 5
文章编号 : 1009 3664( 2006) 05 0012 02
研制开发
一种基于 SG3525 的可逆直流脉宽调速实验电路
李 瑾 ( 南昌工程学院电气工程系 , 江 西 南昌 330099) 摘要 : 文章分析了升 / 降压斩波电路的工作原理 , 介绍了集成芯片 SG3525 的应用特点 , 并对由 SG3525 控制 , 通过升 / 降压斩波电路来实现的直流脉宽调速电路进行了分析和实验 。 关键词 : 升 / 降压斩波电路 ; SG3525; 直流脉宽调速 中图分类号 : T N76 文献标识码 : A
收稿日期 : 2006 05 12 作者简介 : 李瑾 ( 1974- ) , 女 , 讲师 , 专 业 : 电 力电 子与 电力 传 动 , 研究方向 : 电力电子技术 。
# 12 #
通信电源技术
2006 年 9 月 25 日5 的可逆 直流脉宽调速实验电路
LM 1413 是一种复合晶 体管 ( 达 林顿电路 ) 阵列 驱动器, 增益和耗散功率大, 可靠性高。本电路中用它 来放大 SG3525 第 11, 14 引脚输出到 IGBT 的驱动信 号并防止误驱动。 1. 3 实验方法 对于转速调节器 ASR, 本系统 是给定为负极性, 反馈为正极性。当电机正反转时要求转速调节器反馈 的电压极性总是为正极性 , 因此电机正反转时 F BS 单 元的输出应总是正电压。本系统中的 FBS 单元有两 个输出电压为不同极性的端子, 闭环时 F BS 单元输出
[ 2] [ 3] [ 4] [ 5] 图 5 感性负载下的输出电 压电流
( 上接第 13 页)
2 结
语
本文所述的直流脉宽调速电路通过一种由降压变 换器和升压变换器组合而成的直流斩 波电路加以实 现, 此直流斩波电路选用全控型器件 IGBT , 电机正反 转时电枢绕组的连接采用状态开关进行切换 , 这样只
A Reversible DC Pulse W idth Speed Control Educat ional Circuit Based on Cont rol of SG 3525
L I Jin ( Depar tment o f Electr ical Engineering , N anchang Institute o f T echnolog y, N anchang 330099 , China) Abstr act: T his paper analy zes the principle o f Boo st/ Buck chopper, intr oduces the character istic of integr ated chip SG 3525 , in addition, t his paper analy zes and does experiment w ith DC pulse w idth speed co nt rol cir cuit w hich co nt ro lls by SG 3525 and implements by Bo ost/ Buck chopper . Key wo rds: Bo ost/ Buck chopper ; SG3525; DC pulse w idth speed contr ol
图2
SG3525 外围电路接线图
( 5) 接通主电路电源 , 观察 IGBT 的门极和发射极 间的电压波形; ( 6) 分别加上∃ 正向% 和∃ 反向% 给定信号 , 起动电 机, 并逐步加上额定负载进行调速实验。注意观察给 定电压, 导通比与转速的关系。 1. 4 实验结果 图 3, 图 4 是本直流脉宽调速双闭环系统突加负 载, 突减负载时的电流 , 转速波形图, 可以看出系统突 加负载动态速降低, 具有较硬的机械特性和较好的抗 干扰性, 而且运行稳定, 通过状态开关的切换可方便地 实现可逆运行。 ( 下转第 16 页) # 13 #
T elecom P ow er T echno lo gies Sep. 25, 2006 , V ol. 23 N o. 5
图1
电路原理图
1. 2 控制电路 控制电路以 SG3525 为核心构成 , 它采用恒频脉 宽调制控制方案 , 适合于各种开关电源 , 斩波器的控 制。其内部包含精密基准源、 锯齿波振荡器、 误差放 大器、 比较器、 分频器等 , 并含有欠压锁定电路 , 闭锁 控制电路 和软起 动电 路。 SG 3525 外 围电 路接线 图 见图 2。
本文介绍了通过斩波电路来实现的直流脉宽调速 电路 , 此斩波电路由基本的降压型变换器和升压型变 换器相组合, 选用全控型器件 IGBT , 当此变换器对直 流电动机供电时, 只要对 IGBT 进行实时的 PWM 控 制, 就可实现电机的四象限运行。此斩波电路中 IG BT 的驱动信号由集成脉宽调制控制器 SG3525 产生, 由于它简单可靠及使用方便灵活, 大大简化了脉宽调 制器的设计及调试。
图 4 阻性负载下的输出电 压电流 [ 1] IN G Y U T ZOU , SH IH LI AN G JU NG . Full Contr ol of a P WM DC A C Co nv erter fo r A C V oltage Regulation [ J] . IEEE T r ans. , Aer ospace and Elect ronics, 1998 , 34 ( 4 ) : 1218 1226 . 谢力华 , 苏彦民 . 正弦波逆变 电源的数 字控制技 术 [ J] . 电 力电子技术 , 2001 , 35 ( 6 ) : 52 55 . 何苏勤 , 王忠勇 . T M S320 C2000 系列 DSP 原理及 实用 技 术 [ M ] . 北京 : 电子工业出版社 , 2003 . 扈宏杰 . D SP 控制系统的 设计与 实现 [ M ] . 北京 : 机械 工 业出版社 , 2004 . 陈 珺 . DSP 实现 SP WM 波发生的软 件开发与 应用 [ J] . 信阳师范学院学报 , 2004 , 17 ( 2 ) : 228 231 .
为正电压的一端应作为转速调节器的反馈。因此本系 统在加上双环之前要进行开环实验以确定 F BS 单元 的输出极性哪一个为正, 具体实验步骤如下: ( 1) 把面板上的钮子开关拨到开环 , 并把 ASR 单 元的给定电压直接接到 P WM 单元的输入端 ( 在面板 上用导线短接 ) , FBS 单元的输入接到 测速发电机的 输出 , 逐渐加大给定电压并用万用表测出 FBS 两个输 出端 ( A) , ( B) 的极性哪一个为正, 并记录 ; ( 2) 加上双环 , 把面板 上的钮子 开关拨到 闭环, FBS 单 元 的正 极 性的 输 出端 接 到 ASR 的反 馈 端, ASR 单元的输出接到 A CR 单元的给定端 , ACR 的输 出接到 PWM 单元的输入 ; ( 3) 接通控制电路电源, 用示波器分别观察锯齿波 和 PWM 信号的波形 , 记录波形、 频率和幅值 ; ( 4) 分别观察两个脉冲变压器二次侧的电压波形, 记录波形、 周期、 最大脉宽、 幅值;
0 引
言
0, I AB > 0, 电机工作在正转电动状态 ( 第一象限 ) , T 1, D2 构成一个 Buck 变换器。若 T 1 截止 , T 2 周期性地 通断 , 在 T 2 导通的 T on 时间内 , 形成电流回路 A T 2 B A; 在 T 2 截止时 , 由于电感电流不能突变, 电流 I AB 经 D1 续流形成回路为 A D1 P N B A, 此时 U AB > 0, I AB < 0, 电机工作在正转制动状态 ( 第二象限 ) , T 2 , D1 构成一个 Boost 变换器。只要改变 T 1, T 2 导通时间 T on 的大小 , 即改变给 T 1 , T 2 所加门极驱动信号脉冲 的宽度 , 即可改变 UA B 和 I AB 的大小调控直流电动机的 转速和转矩。若使 COM 端与电机电枢绕 组 A 端相 接, B 端接 N, 可使电机工 作在正转电动或制动状态 ( , 象限) , 若使 COM 端与 B 相接而 A 端接 N, 可 使电机工作在反转电动或制动状态 ( ! , ∀象限 ) 。正 转或反转状态电机电枢绕组的连接通过状态开关进行 切换。这样仅用两个开关器件就可实现电机的四象限 运行。 电机的转速经测速发电机以及 FBS( 转速变换器) 输出到 ASR( 转速调节器 ) , 作为 ASR 的输入并和给 定电压比较, 组成系统的外环, ASR 的输出作为 A CR ( 电流调节器) 的输入并和主电路电流反馈信号进行比 较作 为系 统的 内 环。由 于 电流 调 节器 的 输 出接 到 SG3525 的第 2 脚, R2 为限流电阻, 所以要求电流调节 器再通过一个反号器的输出电压的极性必须为正, 转 速调节器的输出作为电流调节器的给定则又要求其输 出电压信号为正 , 最后转速调节器的给定选择了负极 性的可调电压, 如图 1 所示。 ASR 和 ACR 均采用 PI 调节器, 利用电流负反馈与速度调节器输出限幅环节 的作用, 使系统能够快速起制 动, 突加负 载动态速降 小, 具有较好的加速特性。