转速电流双闭环h形双极式pwm直流调速系统的设计

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1、转速电流双闭环H形双极式PWM直流调速系统的设计一．参数计算1．电流环参数的设计：（1）确定时间常数1)整流装置滞后时间常数。因为f=1khz，所以=0.001s2)电流滤波时间常数。由题中已知条件知=0.001s3)电流环小时间常数之和。=+=0.001+0.001=0.002s（2）选择电流调节器的结构根据设计要求，并保证稳态电流无静差，因此可按典I系统设计电流调节器ACR。电流调节器ACR选用PI调节器，其传递函数如下式：（3）计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数：，电流环开环增益：要求时，按课本上表

2、3-1，应取，因此电流反馈系数：因为所以：又根据已知条件知=4.8于是，ACR的比例系数为（4）校验近似条件电流环截止频率:1）校验晶闸管装置传递函数近似条件：满足近似条件。2）校验忽略反电动势对电流环影响的条件：满足近似条件。3）校验电流环小时间常数近似处理条件：满足近似条件。（5）计算调节器的电阻电容：已知，各电阻和电容值计算如下：，近似取，取。取2.转速环参数的设计：（1）确定时间常数:1）电流环等效时间常数=2）转速滤波时间常数由已知条件知3）转速环小时间常数（2）选择转速调节器结构由于设计要求无静差，

3、且要求设计为典II系统，转速调节必须含有积分环节;故转速调节器ASR选择PI调节器，其传递函数为（3）计算转速调节器参数：按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为:所以转速环开环增益:转速反馈系数:由可知：于是，可以算出ASR的比例系数为:（4）校验近似条件：转速环截止频率：1）校验电流环传递函数简化条件：，满足简化条件。2）校验小时间常数近似处理条件：，满足条件。（5）计算调节器电阻和电容：已知，各电阻和电容值计算如下：，可近似取，取，取（6）验证空载起动到额定转速时的超调量：当h=5

4、时，查表得，δn=37.6%，不能满足设计要求。实际上，由于这是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。设理想空载起动时，负载系数z=0，已知直流电机参数：＝0.2KW，＝48V，＝3.7A，＝200r/min，Ra＝6.5Ω，R=8Ω；PWM装置放大系数Ks=4.8；时间常数Tm=0.2s，Tl=0.015s；当时，；而,又因为因此，满足空载起动到额定转速时的超调量的设计要求。（二）直流双闭环系统的完整硬件实现原理图如下：（三）原理图上实现

5、所要求的直流调速系统的原理如下：主电路系统是由10V直流电源，转速调节器ASR，电流调节器ACR，SG3524芯片，H型双极式可逆PWM桥式电路，三相整流变压器、晶闸管整流调速装置、测速发电机和霍尔电流互感器组成。转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置,然后通过脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。与此同时，由测速发电机检测电机的实时转速，并用霍尔电流互感

6、器对电枢电流进行实时跟踪，以达到设计要求。（四）原理图上每个元件选定的依据及其分析：（1）转速调节器对于一个控制系统而言，最关键的是控制器的设计，控制器设计的好坏关系到控制系统性能的优劣。控制器要求实时性强，通用性强，具有较强的智能，在满足性能指标的前提下应尽可能的简单。转速反馈电路如下图所示，其各个参数在（一）中已经算出，并标注在图中。这里选用PI控制器，因为设计要求无静差，且要求设计为典II系统，转速调节必须含有积分环节，同时，PI控制器还能在满足设计要求的前提下，尽可能的提高系统的稳定性。（2）电流调节器

7、电流反馈电路如图所示，其各个参数在（一）中已算出，并标注在下图中。由于要求，并保证稳态电流无静差，所以电流调节器也选择PI调节器。（1）SG3524芯片采用集成脉宽调制器SG3524作为脉冲信号发生的核心元件。它的主要作用是用它来产生系统所需要的PWM信号。其结构图如下：根据主电路中IGBT的开关频率，选择适当的,值即可确定振荡频率。由初始条件知开关频率为1kHz，可以选择，=0.001uf。SG3524采用是定频PWM电路,DIP-16型封装。由SG3524构成的基本电路如图9所示，由15脚输入+10V电压。

8、9脚是误差放大器的输出端，在1、9引脚之间接入外部阻容元件构成PI调节器，可提高稳态精度。12、13引脚通过电阻与+10V电压源相连，供内部晶体管工作，由电流调节器输出的控制电压作为2引脚输入，通过其电压大小调节11、14引脚的输出脉冲宽度，实现脉宽调制变换器的功能实现。（3）H型双极式可逆PWM桥式电路“H”型是双极性驱动电路的一种，也称为桥式电路。其电路是由四个晶闸管和四个续流二极