毕业设计（论文）-直流脉宽(pwm)调速系统设计与研究

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1、要摘本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。对于调速系统中要用到的大功率半导体开关器件，本文选用的是IGBT。论文中对IGBT应用时要注意的各个技术方面进行了详细的讨论，给出了专用IGBT驱动芯片SG3525的内部结构和应用电路。论文对PWM控制的原理进行了说明，重点对集成PWM控制器SG3525做了介绍，分析了SG3525的内部结构和外部电路的接法，并给出了它在系统中的应用电路。分析了系统的静动态特性，结果表明双闭环控制对系统的性能有很大的改善，即双闭环控制系统有响应快

2、，静态稳定性好的特点。在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。关键词:PWM控制；直流调速；双闭环；PWM；SG352530目录1．引言31.1直流电动机的调速方法31.2PWM控制系统41.3转速电流双闭环控制系统41.4设计技术指标52.PWM控制直流调速系统主电路设计62.1主电路结构设计62.1.1电路设计及分析62.1.2ASR（速度调节器）72.1

3、.3ACR（电流调节器）72.2调节器的设计82.2.1电流调节器的设计82.2.2转速调节器的设计112.4主电路参数计算和元件选择142.4.1整流二极管的选择142.4.2绝缘栅双极晶体管的选择143.PWM控制直流调速系统控制电路设计153.1SG3525集成电路脉宽调制器153.1.1SG3525芯片介绍153.1.2SG3525的引脚功能：153.1.3SG3525的工作原理：163.2调节器的选择与调整173.2.1调节器限幅173.2.2调节器锁零173.3系统的给定电源、给定积分器173.3.1给定电源G

4、S173.3.2给定积分器173.4触发电路的确定183.4.1选用触发电路时须考虑的因素183.4.2触发电路同步电压的选取193.5保护电路设计193.5.1过流保护（FA）193.5.2过电压保护204.总结21参考文献22附录A系统总电路图23附录B双闭环可逆直流脉宽调速系统实验24301．引言1.1直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法有三种：（1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最

5、好。变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。（2）改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。（3）改变电枢回路电阻R。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、

6、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采平滑调用。弱磁调速范围不大，往往是和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。对于要求在一定范围内无级速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主速。改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种：（1）旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。（2）静止可控整流器。用静止的可控整流器，如汞弧整流器和晶闸管整流装

7、置，产生可调的直流电压。（3）直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。由于旋转变流机组缺点太多，采用汞弧整流器和闸流管这样的静止变流装置来代替旋转变流机组，形成所谓的离子拖动系统。离子拖动系统克服旋转变流机组的许多缺点，而且缩短了响应时间，但是由于汞弧整流器造价较高，体积仍然很大，维护麻烦，尤其是水银如果泄漏，将会污染环境，严重危害身体健康。目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管－电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward-L

8、eonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。但是，晶闸管整流器也有它的缺点，主要表现在以下方面：（1）晶闸管一般是单向导电元件，晶闸管整流器的电流是不允许反向的，这给电动机实现可逆运行造成困难。必须实现四象限可逆运行时，只好采用开关切换或正、反两组全控型整流电路，构成V-M可逆调速系统，后者所用变