pwm直流脉宽调速系统 调节器设计

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1、沈阳理工大学课程设计报告目录1引言12设计方案的确定及设计所需设备仪器22.1设计方案22.1.1机械负载参数22.1.2主电源参数他励直流电动机的参数22.2所需设备23调节器的电路设计43.1电流调节器43.2转速调节器64其他电路设计原理104.1主电路的设计104.2SG3525的设计114.3保护电路的设计135课程设计实验结果145.1PWM控制器SG3525性能测试145.2开环系统测试145.3闭环系统测试15总结19参考文献20I沈阳理工大学课程设计报告1引言直流调速理论基础是经典控制理论，不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器

2、同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性，高智能化特点。同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。单闭环直速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。而基于电流和转的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。而且，直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工业等工业部门中得到广泛应用。直流时机转速的控制方法可以分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。本文主要研究直流调速系统，它主要由三部分组成，包括控制部分、功率部分、直流电动机。长期以来，直流电动

3、机因其具有调节转速比较灵活、方法简单等特点，一直在传动领域占有统治地位。本文对双闭环可逆直流PWM调速系统进了较深入的研究，从直流调整系统原理出发，逐步建立了闭环1沈阳理工大学课程设计报告2设计方案的确定及设计所需设备仪器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”（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[3]。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。2.1

4、设计方案2.1.1机械负载参数机械负载为反抗性恒转矩负载，调速范围D=4；直流发电机：；转动惯量2.1.2主电源参数他励直流电动机的参数可以选择单相交流220V供电；变压器二次电压为67V。，过载倍数。2.2所需设备1、MCL—32电源控制屏2、MCL—31组件3、MCL—10组件4、MEL—11挂箱3沈阳理工大学课程设计报告5、MEL—03三相可调电阻6、电机导轨及测速发电机7、直流电动机M03，直流发电机M018、示波器9、万用表10、导线若干3沈阳理工大学课程设计报告3调节器的电路设计3.1电流调节器由于电流检测中常常含有交流分量，为使其不影响调节

5、器的输入，需加低通滤波。此滤波环节传递函数可用一阶惯性环节表示，由初始条件知滤波时间常数，以滤平电流检测信号为准。为了平衡反馈信号的延迟，在给定通道上加入同样的给定滤波环节，使二者在时间上配合恰当。图3.1电流调节器ACR原理图1、确定时间常数，PWM装置滞后时间常数：。电流滤波时间常数:。(和一般都比小得多,可以当作小惯性群近似地看作是一个惯性环节)。23沈阳理工大学课程设计报告2、选择电流调节器结构，根据设计要求：，而且（3.3）可按典型Ⅰ型设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的,所以把电流调节器设计成PI型的，其传递函数为（3.4）式中——电流

6、调节器的比例系数；——电流调节器的超前时间常数。3、选择电流调节器的参数，ACR超前时间常数；电流环开环时间增益:要求，故应取，因此（3.5）于是，ACR的比例系数为:（3.6）4、校验近似条件电流环截止频率:（3.7）（1）晶闸管装置传递函数近似条件：（3.8）即（3.9）23沈阳理工大学课程设计报告满足近似条件；（2）忽略反电动势对电流环影响的条件：（3.10）即（3.11）满足近似条件；（3）小时间常数近似处理条件：（3.12）即（3.13）满足近似条件。5、计算调节器电阻和电容调节器输入电阻为，各电阻和电容值计算如下：取（3.14），取（3.15

7、），取（3.16）23沈阳理工大学课程设计报告3.2转速调节器转速反馈电路如图3.3所示，由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，由初始条件知滤波时间常数。根据和电流环一样的原理，在转速给定通道上也加入相同时间常数的给定滤波环节。图3.2转速调节器ASR原理图1、确定时间常数（1）电流环等效时间常数：（3.17）（2）转速滤波时间常数：（3.18）（3）转速环小时间常数近似处理：（3.19）2、选择转速调节器结构23沈阳理工大学课程设计报告按跟随和抗扰性能都能较好的原则,在负载扰动点后已经有了一个积分环节,为了实现转速无静差,还必须在

8、扰动作用点以前设置一个积分环节,因此需要Ⅱ由设计要求，转速调节器必须含有积分环节