-年中国建筑用木料及木材组件加工产业重点企业经营数据分析及行业前景预测报告

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1、PWM脉宽调制直流调速系统设计及MATLAB仿真验证第一章系统概述1.1设计目的1.掌握转速，电流双闭环控制的双极式PWM直流调速原理。2.掌握并熟练运用MATLAB对系统进行仿真。1.2设计题目转速，电流双闭环控制的H型双极式PWM直流调速系统，已知：直流电动机：Unom?48V,Inom?3.7A,nnom?200r/min,允许过载倍数?=2；时间常数：TL=0.015s，Tm=0.2s；PWM环节的放大倍数：KS=4.8,；电枢回路总电阻：R=3?；电枢**电阻Ra=2?。调节器输入输出

2、电压Unm=10V.?Uim采用MATLAB对双闭环系统进行仿真，绘制直流调速系统（Id=const）稳定运行时转速环突然断线（1、有ACR限幅值；2、无ACR限幅值）仿真框图，仿真得出启动转速，起动电流，直流电压Ud，ASR,ACR输出电压的波形。并对结果进行分析。1.3设计内容1简述设计题目及对题目的分析；2简述双极式PWM直流调速系统原理；3简述电流环，转速环的控制原理；4对电流环、转速环的参数进行计算选取；5根据电流环、转速换的参数进行MATLAB仿真；1第二章转速、电流双闭环式的双极式

3、PWM直流调速系统2.1双极式PWM调速原理可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H形）电路，如图2-1所示，电动机M两端电压UAB的极性随全控型电力电子器件的开关状态而改变。图2-1桥式可逆PWM变换电路双极式控制可逆PWM变换器的四个驱动电压的关系是：Ug1?Ug4??Ug2??Ug3。在一个开关周期内，当0?t<ton时，UAB?US，电枢电流id沿回路1流通；当ton?t<T时，驱动电压反号，id沿回路2经二极管续流，UAB??US。因此，UAB在一个周期内具

4、有正负相间的脉冲波形，这是双极式名称的由来。2.2双极式PWM调速系统的优缺点1双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列优点：（1）电流一定连续；（2）可使电动机在四象限运行；（3）电动机停止时有微振电流，能消除静磨擦死区；2（4）低速平稳性好，系统的调速范围大；（5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。2双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之

5、间，应设置逻辑延时。2.3转速、电流双闭环系统原理2.3.1双闭环调速系统结构图转速、电流双闭环直流调速系统的结构图如图2-2所示。图2-2转速、电流双闭环直流调速系统的结构图图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，在用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE，从闭环结构上看，电流环在里面，称作电流内环；速度换在外边，称作转速外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。2.3.2双闭环调速系统稳态结构图双闭环调速系统稳态结构图如图2-3所示。3图2-3双闭环调速系统稳态结构图分析静特性的关

6、键是掌握PI调节器的稳态特征，一般使存在两种状况：饱和—输出达到限幅值，不饱和—输出未到达限幅值。当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和，换句话说，饱和的调节器暂时隔断了输入和输出的关系，相当于使该调节环开环。当调节器不饱和时，PI的作用使输入偏差电压?U在稳态时总为零。实际上，在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和的两种情况。2.3.3双闭环调速系统动态结构图系统动态结构图如图2-4所示

7、。图2-4系统动态结构图4图中WASR(S)和WACR(S)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数，为了引出电流反馈，在电动机的动态结构框图中必须把电流Id显露出来。电机的启动过程中转速调节器经历了饱和、退饱和、不饱和三种状态。2.4双闭环调速系统的作用1.转速调节器的作用转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速很快地跟随给定电压变化,如果采用PI调节器，则可实现无静差。对负载变化起抗扰作用。其输出限幅值决定电动机允许的最大电流2.电流调节器的作用在转速外环的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定

8、电压（即外环调节器的输出；量的变化。对电网电压的波动起及时抗扰的作用。在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流。当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。5第三章系统参数的确定3.1整流电路失控时间及滤波时间的确定3.1.1整流电路平均失控时间常数TS失控时间是随机的，它的大小随电源电压发生变化的时刻而变化，最大可能失控时间是两个相邻自然换相点之间的时间，与交流电源和整流电路形式有关，由下式确定：1TSmax?mf式中f----交