数字式直流双闭环pwm调速系统设计《电力拖动自动控制系统》课程设计

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1、红河学院BBS提供http://www.uohbbs.com《电力拖动自动控制系统》课程设计——数字式直流双闭环PWM调速系统设计一、设计目的及要求11.1课程设计的目的11.2课程设计的预备知识21.4设计内容及要求2二、系统总体方案设计22.1数字控制双闭环直流调速系统原理3三、主电路设计43.1主电路43.1.1限流电阻53.1.2泵升电压限制53.2主电路参数计算和元件选择53.2.1整流二极管的选择63.2.2绝缘栅双极晶体管的选择63.3调节器参数设计63.3.1系统设计的一般原则63.3.2电流环的参数设计73

2、.3.3转速环的参数设计83.4调节器的离散化83.4.1数字控制器PI增量式算法及程序103.5采样周期的选择1230红河学院BBS提供http://www.uohbbs.com四、控制回路124.1PWM控制电路124.1.1PWM的基本原理124.1.2PWM信号发生电路设计134.2PWM功率放大驱动电路设计144.2.1芯片IR2110性能及特点144.2.2IR2110的引脚图以及功能144.2.3延时保护电路154.3PWM控制H桥双极性主电路15五、单片机小系统设计175.1主要芯片选择175.1．1单片机的

3、选择175.1.28253可编程定时器/计数器芯片185.1.38279可编程键盘、显示接口芯片185.1.4AD转换芯片ADC0809195.2高精度数字测速电路195.2.1光电编码盘195.2.2M/T法测速原理205.2.3数字测速硬件电路215.3电流检测电路215.4键盘/显示接口22六、调速系统的软件设计2330红河学院BBS提供http://www.uohbbs.com6．1调速系统总体设计模块236.2主程序及系统初始化模块256.3中断子程序模块256.4定时模块266.5给定通道串行通信程序模块27七

4、、课程设计心得体会28参考文献2930红河学院BBS提供http://www.uohbbs.com一、设计目的及要求1.1课程设计的目的计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等，以便使学生掌握微型计算机控制系统设计的总体思路和方法。1.2课程设计的预备知识熟悉计算机控制技术基本知识及直流控制系统的有关知识。1.3课程设计要求完成直流电机转速、电流控制系统设计。1.

5、设计控制系统主机、过程通道模板电路，包括元器件选择。2.画出系统控制图。3.控制系统软件设计。转速、电流控制采用PI控制算法，设计增量式PI控制算法。绘出程序流程图，设计算法程序。1.4设计内容及要求为某生产机械设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流双闭环系统，且拟定该系统由大功率晶体管调制放大器给电动机供电。已知系统中直流电动机主要数据如下：1）直流电机型号：Z2-41型额定功率Pe=18kW；额定电压Ue=220V额定电流Ie=94A；额定转速ne=1000r/min电枢回路总电阻R=0.45Ω;电磁时间常数Tl=0.0

6、297s;机电时间常数Tm=0.427s；电动势系数C=0.2059/（r.min-1)晶体管PWM功率放大器：工作频率：2kHz；工作方式：H型双极性；直流电源电压：264V2）主要技术指标：调速范围0-1000r/min电流过载倍数：1.5倍速度控制精度0.1%（额定转速时）3）主要要求：电动机控制电源采用晶体管PWM功率放大器，其占空比变化为0～0.5～1时，对应输出电压为-264V～0～264V，为电机最大提供25A电流。速度检测采用光电编码器（光电脉冲信号发生器），且其输出的A、B两相脉冲经光电隔离辩相后获得每转1

7、024个脉冲角度分辨力和方向信号。电流传感器采用霍尔电流传感器，其原副边电流比为1000：1，额定电流50A。采用双闭环（电流环和速度环）控制方式。30红河学院BBS提供http://www.uohbbs.com二、系统总体方案设计2.1数字控制双闭环直流调速系统原理图1数字式直流双闭环PWM调速系统原理图根据设计任务要求整个系统原理如图1所示。采用了转速、电流双闭环控制结构，在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即以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作为PWM的控制电压。

8、从闭环反馈结构上看，电流调节环在里面，是内环，按典型Ⅰ型系统设计；转速调节环在外面，成为外环，按典型Ⅱ型系统设计。为了获得良好的动、静态品质，调节器均采用PI调节器并对系统进行了校正。检测部分中，采用了霍尔片式电流检测装置（TA）对电流环进行检测，转速环则是采用了光电码盘进行检测，达到了比