基于pwm装置直流电机双闭环调速系统设计与仿真

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1、设计与制造2012年第6期(总第122期)·机械研究与应用·基于PWM装置的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真肖诚，毛永文，颉方正(兰州交通大学，甘肃兰州730070)摘要：对直流电机转速、电流双闭环调速系统进行了研究，并对一种基于脉宽调制(PWM)装置的双闭环调速系统进行了转速、电流调节器的工程设计，最后应用MATLAB／sIMuuNK仿真软件对系统的工程设计进行了仿真，给出仿真波形。通过对仿真结果的分析来调整工程设计中的参数，验证了设计的系统基本满足指标要求。关键词：直流电机；双闭环调速；PI调节器；SIMUL

2、INK仿真中图分类号：TM331+．1；TP391．9文献标识码：A文章编号：1007—4414(2012)06—0122一o4DesignandsimulationofDCmotordoubleclosedloopspeedregulationsystembasedonPWMequipmentXiaoCheng，Maoyong-wen，JieFang-zheng(LanzhouJiaotonguniversity，LanzhouGansu730070，China)Abstract：Inthispaper，theD

3、Cmotorspeedandthecurrentdoubleclosed-loopspeedcontrolsystemarestudied，andakindofdoubleclosedloopspeedcontrolsystemSregulatorbasedonPWMdeviceisdesigned．Atlast，theapplicationofMAT—LAB／SIMULINKsimulationsoftwareofsystemengineeringdesignissimulated，andsimulationwa

4、veformisgiven．Basedontheanalysisofthesimulationresults，theparametersinengineeringdesignareadjusted，anditisprovedthatthesystemde—signedcanmeetindexrequirements．Keywords：DCmotor；doubleclosedloopspeedregulation；PIregulator；SIMULINKsimulation1引言与给定电压比较，其结果作为ASR(转速

5、调节器)长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的输入，构成系统的外环；ASR的输出i与主电路的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环电流反馈信号U比较，其结果作为ACR(电流调节位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着计算机在器)的输入，再由ACR的输出U去控制UPE(电力控制领域的应用和高开关频率、全控型第二代电力半电子变换器)，构成系统的内环。为了获得良好的静导体器件及脉宽调制(PWM)直流调速技术的发展，态、动态性能，两个调节器一般都采用PI调节器。直流电机得到更广泛的应用。具有电流负反馈和速3调节器的工

6、程设计度负反馈直流电机的双闭环调速系统具有调速范围宽、平稳性好、稳速精度高等优点，广泛应用于各个工程领域，尤其在拖动领域中发挥着极其重要的作用。2直流双闭环调速系统的结构图2直流双闭环调速系统动态结构框图．转速反馈系数卢．电流反馈系数转速反馈滤波时间常数电流反馈滤波时间常数K．PWM装置放大系数T．电磁时间常数．PWM装置延迟时间．机电时间常数图1转速、电流双闭环直流调速系统结构R．电枢回路总电阻C．电动势系数ASR．转速调节器ACR．电流调节器TG．测速发电机TA．电流互感器UPE．电力电子变换器直流双闭环调速系

7、统动态结构框图如图2所示，直流双闭环调速系统的结构如图1所示。电机为了滤除电流检测信号中的交流分量，电流检测通路M的转速经测速发电机及转速变换器TG后，输出中加入一阶陨性环节起低通滤波作用；由于转速反馈收稿日期：2012—11一l7作者简介：肖诚(1988一)，男，甘肃兰州人，在读硕士，研究方向：车辆工程。·122··机械研究与应用·2012年第6期(总第122期)设计与制造电压中含有换向纹波和交流分量，转速反馈通路中也加入滤波环节，为了平衡反馈通路中的滤波环节带来)ld(s)s(T2is+1)的延迟作用，电流调节

8、器和转速调节器的输入都加入了同等时间常数的滤波环节。双闭环控制系统属于多环控制系统，所以应该本一!着系统设计“先内环后外环”的一般原则。首先设计++电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统忽略高次项，。i(s)可降阶近似为：中的一个环节，再设计转速调节器。设计的方法是按照闭环系统的工作要求将电流环与转速环校正成相．j(s)¨应的典型系统，在确保稳定的同