双闭环可逆直流脉宽pwm调速系统设计

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1、交直流调速课程设计任务书1、题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计2、设计目的1对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用2运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。也可以制作硬件电路。3同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。达到综合提高学生工程设计与动手能力的目的。3、系统方案的确定自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能（动、静）→电机参数→主电路→控制方案”（

2、系统方案的确定）→“系统设计→仿真研究→参数整定→直到理论实现要求→硬件设计→制版、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。为了发挥同学们的主管能动作用，且避免方案及结果雷同，在选定系统方案时，规定外的其他参数有同学自己选定。1主电路采用二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器；2速度调节器和电流调节器采用PI调节器；3机械负载为反抗性恒转矩负载，调速范围D=2；系统飞轮矩（含电机及传动机构）4主电源：可以选择单相交流220V供电；变压器二次电压为67

3、V；1他励直流电动机的参数：略4、设计任务1总体方案的确定；2主电路原理及波形分析、元件选择、参数计算；3系统原理图、稳态结构图、动态结构图、主要硬件结构图；4控制电路设计、原理分析、主要元件、参数的选择；5调节器、PWM信号产生电路的设计；206检测及反馈电路的设计与计算；5、课程设计报告的要求：1不准相互抄袭或代做，一经查出，按不及格处理；2报告字数：不少于8000字（含图、公式、计算式等）。3形式要求：以《福建农林大学本科生课程设计》（工科）的规范化要求撰写。要求文字通顺、字迹工整、公式书写规范、报告书上的

4、图表允许徒手画，但必须清晰、正确且要有图题。4必须画出系统总图，总图不准徒手画，电路图应清洁、正确、规范。未进行具体设计的功能块允许用框图表示，且功能块之间的连线允许用标号标注。6、参考资料1电气传动控制系统设计指导李荣生主编机械工业出版社2004.62新型电力电子变换技术陈国呈中国电力出版社3电力拖动自动控制系统，上海工业大学陈伯时机械工业出版社4电力电子技术王兆安黄俊主编机械工业出版社2000.120双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计一、总体方案设计直流调速系统中应用最普遍的方案是转速、电流双闭环系统，采用

5、串级控制的方式。本设计中，转速负反馈环为外环，其作用是保证系统的稳速精度；电流负反馈环为内环，其作用是实现电动机的转距控制，同时又能实现限流以及改善系统的动态性能。转速、电流双闭环直流调速系统在突加给定下的跟随性能、动态限流性能和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好。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。其中脉宽调制变换器的作用是：用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

6、调节电机转速，达到设计要求。直流PWM控制系统是直流脉宽调制式调速控制系统的简称，与晶闸管直流调速系统的区别在于用直流PWM变换器取代了晶闸管变流装置，作为系统的功率驱动器，系统构成原理图如下所示：直流PWM系统原理图其中属于脉宽调制调速系统主要由调制波发生器GM、脉宽调制器UPM、逻辑延时环节DLD和电力晶体管基极的驱动器GD和脉宽调制（PWM）变换器组成。最关键的部件为脉宽调制器。模拟式脉宽调制器本质为电压-脉冲变换装置，它是由一个运算放大器和几个输入信号构成电压比较器。去处放大器工作在开环状态，在电流调节器

7、的输出控制信号Uс的控制下，产生一个等幅、宽度受Uс控制的方波脉冲序列，为PWM20变频器提供所需的脉冲信号。脉宽调制器按所加输入端调制信号不同，可分为锯齿波脉宽、三角波脉宽调制器。1.设计分析1.1双闭环调速系统的结构图直流双闭环调速系统的结构图如图1所示，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。其中脉宽调制变换器的作用是：用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

8、机转速，达到设计要求。图1-1双闭环调速系统的结构图1.2调速系统起动过程的电流和转速波形如图1-2所示，这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流（转矩）受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。IdLntIdOIdmIdLntIdOIdmIdcrnn(a)(b)(a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程(b)理想快速起动过程图1-2调速系统起动