电力拖动课程设计报告书

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1、武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书目录1概述-2-2设计任务及要求-3-2.1初始条件-3-2.2要求完成的主要任务-3-3理论设计-4-3.1方案论证-4-3.1.1直流电动机的调速方法介绍-4-3.1.2选择PWM控制系统的理由-5-3.1.3采用转速电流双闭环的理由-6-3.2系统设计-7-3.2.1主电路设计-7-3.2.2系统稳态分析-8-3.2.3电流调节器的设计-8-3.2.4转速调节器的设计-13-4系统主电路设计-19-4.1电路组成及系统分析-19-4.2电路总体介绍-19-4.3PWM变换器介绍-20-4.4主电路参数计算及选型

2、-23-4.4.1整流部分的参数-23-4.4.2IGBT管的参数-24-4.4.3缓冲电路参数-24-4.4.4平波电抗器参数-25-5保护电路-27-5.1电流检测-27-5.2脉冲变压器-27-5.3给定单元-27-心得体会-28-参考文献-29--31-武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书摘要本设计以电力电子学和电机调速技术为基础，设计了一种基于PWM控制技术的直电机调速控制系统。为了得到好的动静态性能，该控制系统采用了双闭环控制，并介绍了双闭环系统的设计与参数计算，而且进行了相应的仿真。根据仿真波形进行了系统的动静态性能的检验。然后设计系统的

3、主电路和触发电路，保护电路，整流电路等电路结构和电路中应用的元件的参数计算和选型。本设计的主回路使用半桥电路结构，通过一个双刀双掷开关的切换来实现电机的正反转运行。对于调速系统中要用到的大功率半导体开关器件，本设计选用的是IGBT。给出了专用IGBT驱动芯片SG3525的内部结构和应用电路。保护电路采用RCD保护电路，对R和C的参数进行了计算。整流电路采用了单相不控整流，对变压器参数和电抗器以及滤波电容进行了相应的参数计算。最后将系统的总原理图绘制出来。关键词:IGBT；PWM控制；双闭环；调速-31-武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书PWM直流脉宽

4、调速系统设计1概述目前，直流调速技术的研究和应用已达到比较成熟的地步，尤其是随着全数字直流调速的出现，更提高了直流调速系统的精度及可靠性。目前国内各大专院校，科研单位和厂家也都在开发直流调速装置，但大多数调速技术都是结合工业生产中，而在民用中应用相对较少，所以应用已有的成熟技术开发性能价格比高的，具有自主知识产权的直流调速单元，将有广阔的应用前景。而双闭环（电流环、转速环）调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。

5、采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加

6、速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。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的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。-31-武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书2设计任务及要求2.1初始条件　　1．技术数据：PWM变流装置：Rrec=0.5Ω，Ks=44。负载电机额定数据：PN=8.5KW，UN=230V，IN=37A，nN=1450r/min，Ra=1.0Ω，Ifn=1.14A，GD2=2.96N.m2系统主电路：Tm=0.07s，Tl=0.005s2．技术指标稳态指标：无静

7、差动态指标：电流超调量：δi≤5%，起动到额定转速时的超调量：δn≤8%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s2.2要求完成的主要任务1．技术要求：(1)该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2)系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续2．设计内容：(1)根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2)调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）(3)动态设计计