pwm脉宽直流调速系统设计

《pwm脉宽直流调速系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、实用文案PWM脉宽直流调速系统设计1设计任务及需求分析1.1初始条件及要求由课程设计任务书给出的初始条件：直流电动机：，允许过载倍数；时间常数：PWM环节的放大倍数：电枢回路总电阻：电枢电阻调节器输入输出电压：稳态指标：在负载和电网电压的扰动下稳态无静差动态指标：电流超调量空载启动到额定转速时的转速超调量1.2设计任务1）系统参数的设计2）电流环的设计3）速度环的设计4）绘制系统的主电路图根据任务要求可知本设计为双闭环的PWM调速系统。完成整个系统电路需要分为五大模块电路设计，它们分别为：ASR及其反馈电路设计、ACR及其反馈电路

2、设计、驱动电路设计、PWM产生电路设计和反馈检测电路设计。标准文档实用文案2双闭环PWM控制电路设计2.1双闭环调速系统结构图转速、电流反馈控制直流调速系统原理图如图1所示。图1转速、电流反馈控制直流调速系统原理图图中，将转速调节器和电流调节器二者之间实行串级连接。把速度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电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流反馈控制直流调速系统。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流调节器一般选择PI调节器。在双闭环直流

3、调速系统的稳态结构图中，转速调节器ASR的输出限幅值决定了电流给定的最大值，电流给定的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。分析系统静特性的关键是掌握PI调节器的特征，PI调节器一般存在两种状况：饱和---输出达到限幅值，不饱和---输出未达到限幅值。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饱和，此时相当于调节环开环。当调节器不饱和时，PI调节器的作用是使输入偏差电压始终为零。实际上在正常运行时，电流调节器始终为不饱和状态，而转速调节器则处于饱和和不饱和两种状态。双闭环直流调速

4、系统的稳态结构图如图2所示。标准文档实用文案图2双闭环直流调速系统的稳态结构图双闭环直流调速系统的动态结构图如图3所示。图3双闭环直流调速系统的动态结构图图中和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图上必须把电流标示出来。电机在启动过程中，转速调节器经历了不饱和、饱和、退保和三种状态，整个动态过程可分为图4中的三个阶段。双闭环直流调速系统启动过程的转速和电流波形如图4所示。标准文档实用文案图4双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形图4中所示的启动过程，阶段Ⅰ是电流上升阶段，电流从0到达最

5、大允许值Idm，ASR饱和、ACR不饱和；阶段Ⅱ时恒流升速阶段，Id基本保持在Idm，电动机加速到了给定值n*，ASR饱和、ACR不饱和；阶段Ⅲ时转速调节阶段（退饱和阶段），ASR不饱和、ACR不饱和。双闭环直流调速系统的起动过程利用饱和非线性控制，获得了准时间最优控制，但却带来了转速超调。2.2H桥PWM变换器脉宽调制器的作用是：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，从而改变平均输出电压的大小，以调节电机的转速。由于题目中给定为转速、电流双闭环控制的H型双极式PWM直流调速系统，电动机M

6、两端电压的极性随开关器件驱动电压的极性变化而变化。通过调节开关管的导通和关断时间，即占空比，可以达到对直流电机进行调速的目的。H型双极性PWM变换器如图5所示。标准文档实用文案图5桥式可逆PWM变换器电路双极式控制可逆PWM变换器的四个驱动电压波形如图6所示。图6双极式控制可逆PWM变换器的驱动电压、输出电压和电流波形标准文档实用文案它们的关系是：。在一个开关周期内，当时，晶体管VT1、VT4饱和导通而VT2、VT3截止，这时。当时，VT1、VT4截止，但VT2、VT3不能立即导通，电枢电流经VD2、VD3续流，这时。在一个周期内

7、正负相间，这是双极式PWM变换器的特征，其电压、电流波形如图6所示。电动机的正反转体现在驱动电压正负脉冲的宽窄上。当正脉冲较宽时，，则的平均值为正，电动机正转；当正脉冲较窄时，则反转；如果正负脉冲相等，，平均输出电压为零，则电动机停止转动。双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为(1)如果定义占空比，电压系数，则在双极式可逆变换器中(2)调速时，的可调范围为0~1，相应的。当时，为正，电动机正转；当时，为负，电动机反转；当时，=0，电动机停止。但是电动机停止时电枢电压并不等于零，而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因而电流也是交变的

8、。3系统参数的选取3.1PWM变换器滞后时间常数TsPWM控制与变换器的动态数学模型和晶闸管触发与整流装置基本一致。当控制电压改变时，PWM变换器输出平均电压按现行规律变化，但其响应会有延迟，最大的时延是一周开关周期T。PWM装置的延迟时间，一般选