实验三 电流检测与电流闭环控制特性实验_1

《实验三 电流检测与电流闭环控制特性实验_1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验三 电流检测与电流闭环控制特性实验_1（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、实验三 电流检测与电流闭环控制特性实验341 实验目的1掌握电流检测系数的测定方法；2了解电流闭环系统的组成、原理及各单元的工作原理；3掌握电流闭环的调试步骤及参数整定方法；4测定电流闭环系统的静动态性能指标。342 系统组成与电路原理电流闭环部分的系统框图如图 3-39 所示。图 3-39 电流闭环部分系统框图在图 3-39 中 UPE 为可控电源主要由开关电源芯片 SG3525A，IGBT/ 功率场效应管驱动芯片 IR2132 和功率场效应管 IRF3710 组成。PWM 信号由 SG3525A产生，由于 SG3525A 9 脚的输入端电压 Uc 只能在 0.9V 到 3.3V 之间变化。

2、特别当 Uc 低于 0.9V 后，没有 PWM 信号产生，H 桥输出为 0V，电机不转。当Uc 略高于 0.9V 后，又能产生 PWM 信号，这时 PWM 信号为占空比接近100%，电机上平均电压为电源电压，这时电源全压加在电机上会产生很大的冲击。当 SG3525A 9 脚的输入端电压 Uc 高于 5.5V 时，PWM 信号的占空比会发生大幅度变化（突变） ，同样也会造成对电机、电源系统很大的冲击。所以电流调节器输出与 PWM 发生器 SG3525A 输入端之间应插入电平偏移电路，将电流调节器输出10.5V 电压范围转换为开关电源芯片 SG3525A 所需的0.9V3.1V 之间输入电压范围，

3、电平偏移电路见图 3-40 所示。具体电路参数的设计过程见实验步骤 1。电流检测电路有二个电路，应用时只用其中之一，两个电路下面分别介绍，本次实验使用后者作为电流检测装置。（1）采用差动放大器构成的电流检测电路：电流检测电路由 3 块 OP07 组成典型的三运放仪用放大器检测串联在电机电枢回路 0.1 欧采样电阻（应采用10W 左右的大功率电阻）上的压降，这种电路能够反映电机正反转动时电流的极性，但在采样电阻上有很强的共模干扰，而仪用放大电路有很高的共模抑制比，能在强共模干扰下工作，电路如图 3-41 所示。图中 R1 为电流采样电阻，R2、R3、R8、R9 组成分压电路，因为在采样电阻 R1

4、 上的共模电压高达 30V，超过运放 OP07 所能承受的 15V，所以通过分压电路使共模电压降到 15V 以下，才能保证仪用放大器能够正常工作。图 3-41 采用差动电路的电流检测电路电流反馈系数 值的求取。当 Ia=10A 时，0.1 欧电阻上的压降为 1V，降压1/3 后为 0.333V。仪用放大倍数应为 13V/0.3333V=39 倍，式中 13V 为电流环给定值，即速度调节器输出饱和值。根据图 3-41，求仪用放大器的放大系数的公式为：K= （1+ 2R10/W） =1+100/2.631=39 倍，所以当 Ia=10A 时，电流检测电路输出 If=13V。 （注意这里用电压来表示

5、电流）故 =13/10=1.3。即每安 1.3V。（2）采用霍尔器件的电流检测电路：检测电流原理是当有 Ia 流入模块时，铁心中有磁通，霍尔器件有电压输出，经运放放大后产电流 Im，Im 产生的磁通与Ia 产生的磁通相反，与之相抵消，Im 的大小与 Ia 成正比。Im 在 200 欧姆电阻上的电压经动放反相放大后输出电压 Ui，为电流反馈电压。图中虚线框内为宇波电流检测模块型号为 CHB-25NP 峰值电流为 12A 时，Im 为 24mA。200 欧姆电阻上电压为 4.8V，放大 2.6 倍后为 12.5V 的 Ui 反馈到电流调节器。这样电流检测系数理论计算值为 =Ui/Ia=12.5/1

6、2=1.04167。具体 值由实验实际测定，见实验步骤 2。343 实验步骤与方法1电平偏移电路的设计与整定在图 3-40 中输入端开路或短路，调节电位器 W1，使输出端电压 UO 为2.0V；W1 的值可通过如下计算得到，流过 R2 的电流为 0.2mA，则W1=15V/0.2mA=75K，所以 W1 可用 68K 的电阻与 10K 的电位器串联而成。PI 调节器采用内饱和电路，饱和电压约为10.5V，所以电平偏移电路的放大系数 K=1.1/10.5=0.10476，式中 1.1V 为 Uc 的最大增量。从图 3-40 中可以看到，当 Ui 为 10.5V 时，U i 为 1.1V，则可解出

7、 R=45.9K。所以可iiKRU)5(用 42K 电阻与 5K 的可调电阻串联而成。整定（校准）：当输入接 10.5V 电压，调节 W2 使输出电压为 0.9V（增量 1.1V） ，同样接入 -10.5V 电压时输出电压应为 3.1V（增量 1.1V） ， 。表 1 电流检测系数 测定2电流检测系数 的整定PWM 电路采用开环控制，H 桥输出接电机端串入电流表，与电机同轴的发电机带上负载，PWM 电路采用开环控制，改变 Uc 的大小，使电流 Ia 的读数为 1A，测量电流检测电路的输出电压 Ui,则可计算出 =Ui/Ia。调节图3-42 的 W2，使 为设计值。改变 Uc 的值，多取几点的电

8、流 Ia 值，察看电流检测电路的线性度。同样，改变电流的方向重复上述步骤，察看电流检测电路的对称性。将具体的实验数据录入表 1。3电流环参数整定断开速度调节输出，U i*接信号发生器，频率为 50Hz200Hz 之内。ACR(s)为比例积分调节器，其参数用计算值代入，输入信号 Ui*幅度为 2V，用双踪示波器观察 Ui*与 Ui的波形，计算调节时间 ts 和上升时间 tr。改用仿真参数重复上述步骤。4反馈调节加速输出响应的物理意义的观察用双踪示波器比较 Ui与 Uc(Ud)的波形，理解反馈调节加速输出响应的物理意义。5闭环特性测定根据示波器上观察到的图形，描绘 Ui*、U i、Uc 的响应曲线，计算各种状态下的上升时间 tr、调节时间 ts、超调量 等动态性能指标。354 实验思考1对称性：电枢电流上升与下降曲线是否一致Ia(A) Ui(v) 2快速性：与电机电枢回路的时间常数比较，观察调节器、Uc 等的波形，思考电流环对快速性改善的物理意义。