低容量可逆调速系统设计与仿真实现.pdf

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1、研筮一一-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一低容量可逆调速系统设计与仿真实现中北大学杨升姚竹亭【摘要】低容量可逆调速系统设计即为“电流与转速双闭环直流调速系统的设计，长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方法简单、易于大范围内平滑调速、控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。通过设计仿真，提出可逆系统的设计，并仿真实现符合参数要求，建立模型和仿真平台。得出双闭环调速系统比起单环系统更稳定。【关键词】低容量；直流调速；仿真1引言都需要其供电电源能够输出极性可变的直流导通，电动机M的电枢两端承受电压一u电随着社会经济的发展，直流电动机在电压。流一沿反方向上升；由于平均电压U】高理论和实

2、践上更加成熟，例如双闭环调速系基于PWM控制的H型可逆直流电源，其主于电动机的反电动势l_El，电动机反向电动统具有极好的运行和控制性能，在工业生产电路拓扑结构与控制原理如图卜2所示，其运行，其波形如图卜c。改变两组开关器件中始终占有相当的比例。由于资金条件有限主电路开关器件可采用IGBT、PowerMOSFET导通的时间，也就改变了电压脉冲的宽度。和本着研究开发的态度大多采用仿真来进行以及智能功率模块IPM，常应用于中、小功如果表示s。和导通的时间，开关周期T模仿。目前在matlab软件仿真中，很多公式率的可逆直流调速系统(如图1所示)。和占空比p的定义和上面相同，则电动机电和参数

3、计算过后都需要通过建模，本文直圈枢两端电压平均值为：接把得到的参数通过程序运算，输入到所得{=等。一!。=(争一)。=(：一)。到的的模型中，简化了程序，节约了大量的时间，获得一定的经济效益，通过simulink]±：!：±)(3)仿真，使得模型更简明，本文主要介绍电源如果令，=2p一1，调速时P的可调范围为的选择，控制电路的设计，ACR*~ASR的参数O～l，一1<<+1。由此，调节占空比p，可获设计、系统仿真实现分析，通过满足一定的]r1r]r]得可调的直流输出，以控制直流电动机转参数，实现电动机的运转，达到预期效果。1叶十【『nnI，Il【ll，速。2．双闭环控制电路设计／卜、

4、}寸、卜(1)当P>0．5时，为正，电动机正转；2．1转速调节器(ASR)的设计和电流调UUUl(2)当p<0．5时，为负，电动机反转；t．-JI．．_J．i．～节器(ACR)的设计(3)当p=0．5时，Y=0，电动机停止。选定额定转速n对应的转速给定电压⋯⋯⋯⋯一单!曼⋯⋯⋯⋯矍⋯⋯⋯由于电动机停止时电枢电压并不等于，当在O～之间变化时，对应转速n图1H型可逆脉宽调速系统基本原理图和电压波形零，而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因在O～”之间变化，一般可选己=【，，于图卜a绘出了H型可逆脉宽调速系统的基而电流也是交变的。这个交变电流的平均值本原理图，由4个电力电子开关器件一为零，不产

5、生平均转矩，徒然增大电机的损是可选定转速检测系数口==。nNn和续流二极管构成桥式电路拓扑。H型可逆耗，这是双极式控制的缺点。但它也有好转速调节器(ASR)的输出作为电流调节PWM变换器的控制方式有：双极式控制、单处，在电动机停止时仍有高频微振电流，从器(ACR)的输人给定信号，首先应选定ASR的极式控制和受限单极式控制等J。而消除了正、反向时的静磨擦死区，起着所输出限幅值，则对于电枢电流应有如现以双极式控制为例，说明H型可逆PWM谓“动力润滑”的作用J。下两式成立：变换器的工作原理。4控制电路的参数计算与设计1)正向运行(此期间和始终保持断4．1参数确定p-l；I⋯(1)d开)直流

6、电机：pN=5．5kw，UN=220V，U=口I女，Id§Idv第l阶段，在0tto期间，S和墨同IN=28A，nN=l49Or／min，电枢回路电阻2．2直流可调电源设计时导通，电动栅的电枢两端承受电压+udo，R=O．8Q，允许电流过载倍数=1．8，电电流调节器ACR的输出。是可调直流电流正向上升；磁时间常数Tl=0．048s，机电时间常数电源的输入值，首先选定ACR的输出控制限第2阶段，在tot≤T期间，墨和断Tm=O．185s。幅值，对应于直流电源最大输出电压开，VD：和VD续流，电动机M的电枢两端承PWM调制参数：电源电阻：R=1．3n，rrrr受电压一ud0，电流下降；但

7、由于平均电压放大倍数K=35，时间常数：=o．O01s，，稳态时有K=tJdm=。根据直流电U删Ucu高于电动机的反电动势E，电动机正向电开关频率：l厂=lkH，电流反馈滤波时间动机的稳态电压平衡方程：动运行，其波形如图卜b。常数ro=0．002s，转速反馈滤波时间常数=+脚=+，为了保证额定转速2)反向运行(在此期间S,~1S4始终保持=o．ol。给定电压最大值=8一10调节器n时，直流电源仍能提供最大电枢电流，断开)限幅电=u=1ov。。应满足下式，并