毕业设计（论文）-基于pwm控制直流调速系统的设计

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1、基于PWM控制直流调速系统的设计基于PWM控制直流调速系统的设计摘要:本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程，提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上，本文将做出SG3525单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单

2、元上都达到最好的系统性能。关键词：直流调速；双闭环；PWM；SG3525；直流电机引言：目前，随着大功率电力电子器件的迅速发展，交流变频调速技术已日臻成熟并日渐成为实际应用的主流，但这并不意味着传统的直流调速技术已经完全退出了实际应用的舞台。相反，近几年交流变频调速在控制精度的提高上遇到了瓶颈，于是直流调速的优势就显现了出来。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。譬如在对控制精度有较高要求的造纸，转台，轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置，因此加强对直流调速系统的研究还是很有必要的。鉴于直流调速系统在国民经济和工农业生产以及国防事业中的重要作用，有必要对直流调速系统作进

3、一步的研究和开发。1系统设计的技术要求1)直流电动机：型号：DJ15功率：485W电枢电压：220V电枢电流：1.2A20基于PWM控制直流调速系统的设计额定转数：1600rpm2)调速范围：1-12003)起动时超调量：电流超调量:；转速超调量:2系统设计的整体结构3系统设计3.1设计方案的选定与说明3.1.1选择PWM控制直流调速系统的理由PWM系统的优越性：2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围广，可达到1：10000左右。4） 如果可以与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。5） 功

4、率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。变频调速很快为广大电动机用户所接受，成为了一种最受欢迎的调速方法，在一些中小容量的动态高性能系统中更是已经完全取代了其他调速方式。由此可见，变频调速是非常值得自动化工作者去研究的。在变频调速方式中，PWM20基于PWM控制直流调速系统的设计调速方式尤为大家所重视，这是我们选取它作为研究对象的重要原因3.1.2选择IGBT的H桥型主电路的理由H型PWM变换器具备电流连续、电动机四象限运行、无摩擦死区、低速平稳性好优点。本次设计以H型PWM直流控制器为主要研究对象。3.1.3采用转速电流双闭环

5、的理由闭环系统：具有抑制干扰能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统响应特性。双闭环调速系统：一是能够快速启动制动；二是能够快速克服负载、电网等干扰。3.2PWM控制直流调速系统主电路设计3.2.1主电路结构设计 图1-1H型双极式可逆PWM变换器：双极式可逆PWM变换器的主电路中四个电力晶体管分为两组，VT1和VT4为一组，VT2和VT3为一组。同一组中两个电力晶体管的基极驱动电压波形相同，即，VT1和VT4同时导通和关断；，VT2和VT3同时导通和关断。而且，和，相位相反，在一个开关周期内VT1，VT4和VT2，VT3两组晶体管交替地导通和关断，变换器输出电压20基于PWM

6、控制直流调速系统的设计在一个周期内有正负极性变化，这是双极式PWM变换器的特征。电压极性的变化，使得电枢回路电流的变化存在两种情况如图1-2所示    图1-2H型双极式PWM变换器电压和电流波形（a）电动机负载较重时（b）电动机负载较轻时如果电动机的负载较重，平均负载电流较大，在时，和为正，VT1和VT4饱和导通；而和为负，VT2和VT3截止。这时，加在电枢AB两端，，电枢电流沿回路１流通（见图1-2（b）），电动机处于电动状态。在时，和为负，VT1和VT4截止；和为正，在电枢电感释放储能的作用下，电枢电流经二极管VD2和VD3续流，在VD2和VD3上的正向压降使VT2和VT

7、3的c-e极承受反压而不能导通，，电枢电流沿回路2流通，电动机仍处于电动状态。有关参量波形图示于图1-2（a）。    如果电动机负载较轻，平均电流小，在续流阶段电流很快衰减到零，即当时，。于是在时，VT2和VT3的c-e极两端失去反压，并在负的电源电压（）和电动机反电动势E的共同作用下导通，电枢电流反向，沿回路3流通，电动机处于反接制动状态。在（）时，和变负，VT2和VT3截止，因电枢电感的作用，电流经VD1和VD4续流，使VT1和VT4的c-e极承受反压，虽然和为正，VT1和VT420基