SKJ-II型数字随动系统中PWM功率变换控制系统

通过分析SKJ-II型数字随动系统中PWM装置的工作原理，建立了模型公式并推算出理论传递函数关系。根据模型公式得到了PWM装置系统化的理论传递函数，并通过实验验证了理论传递函数的正确性，并指出模型中电源电压需要考虑开关的管压降问题。对于应用PWM技术进行功率变换的控制系统的建模有理论指导意义。

1 引言

目前，直流PWM调速系统凭借开关频率高，低速运行稳定，动态性能优良等优点，应用日益广泛，特别是在中、小容量的高动态性能系统中。

PWM控制与变换器(简称PWM装置)是直流脉宽调速系统中的重要组成环节，而对于PWM装置的数学模型，文献中仅给出最后近似的传递函数，并未解释其中框图变换的过程和参数分析。SKJ-II型数字随动系统内部含有调速环，其中就包含PWM装置，这里基于该系统中使用的PWM装置模型进行拓展分析，以便获得其模型的推导及变换过程，为PWM装置模型提供必要的理论依据。

2 模型建立与框图分析

SKJ-II型数字随动系统的结构如图1所示。功率放大器环节起到PWM控制器和PWM变换器的作用。

为了方便研究，将功率放大器环节内容分为两步，分别简称为PWM控制器和H桥，UX11(s)信号作为PWM装置的输入，Ud(s)为PWM装置的输出，ρ(s)为中间量。

2．1 静态分析

实现PWM控制器的电路如图2所示。预建立PWM装置的模型，先确定其输入信号，输入信号为UX11(X11端输入信号)，该信号由系统前端的电流调节器的输出决定。图中，XJ7端为三角波发生电路的输出端，三角波发生电路中运算放大器A1：A构成加法器，运算放大器A1：B构成反向积分器，电位器P2主要用来控制产生的三角波的频率，2DW232是双向稳压二极管，起了限幅的作用。运算放大器A3：A以及外围电阻构成了一个反相加法放大电路，由于放大倍数较大，故小信号时才线性放大，大信号时会工作在非线性饱和状态。