控制直流调速系统设计论文

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1、目录第1章引言11.1课题来源11.2直流电动机的调速方法介绍11.3选择PWM控制系统的理由31.5设计技术指标要求3第2章PWM控制直流调速系统主电路设计52.1主电路结构设计 52.1.1电路组成及系统分析52.2电路总体介绍52.2.1主电路工作原理62.2.2降压斩波电路与电机的电动状态62.2.3升压斩波电路与电机的制动状态72.2.4半桥电路与电机的电动和制动运行状态72.2.5电机可逆运行的实现72.3PWM变换器介绍82.4.2缓冲电路参数142.4.3泵升电路参数14第3章PWM控制直流调速系统控制电路设计163.1控制电路设计163.1.1SG3525的应用163.1.2

2、SG3525芯片的主要特点163.1.3SG3525引脚各端子功能173.1.4SG3525的工作原理193.2LM1413的应用193.3脉冲变压器的应用193.4速度调节器（ST-1）203.5电枢电流调节器（LT-1）223.6速度变换单元（FBS）243.7电流检测243.8脉冲变压器253.9给定单元2526第1章引言1.1课题来源目前，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

3、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。直流斩波电路原理实验和直流电机的PWM调速实验都是《电力电子技术》课程要求必须开设的实验。本课题是应生产教仪的厂家的需要,研制开发出一套控制平滑、稳定、经济、实用、简便、可靠性高、操作方便的直流调速控制挂箱以供大中专院校实验教学之用,利用该挂箱设备可以进行的实验项目有:①降压斩波电路实验②升压斩波电路实验③可逆直流PWM调速实验，实现了斩波实验电路与可逆PWM调速实验电路的兼容。本系统采用转速环和电流环双闭环结构,因此需要实时检测电机的电枢电流并把它作为电流调节器的反馈信号。1.2直流电动机的调速方法介绍直流电动机的调

4、速方法有三种：    （1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。    （2）改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。    （3）改变电枢回路电阻R。26在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调

5、速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。    改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不大，往往是和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主速。改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种：（1）旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直

6、流电压。（2）静止可控整流器。用静止的可控整流器，如汞弧整流器和晶闸管整流装置，产生可调的直流电压。（3）直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。由于旋转变流机组缺点太多，采用汞弧整流器和闸流管这样的静止变流装置来代替旋转变流机组，形成所谓的离子拖动系统。离子拖动系统克服旋转变流机组的许多缺点，而且缩短了响应时间，但是由于汞弧整流器造价较高，体积仍然很大，维护麻烦，尤其是水银如果泄漏，将会污染环境，严重危害身体健康。目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管－电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward

7、-Leonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。但是，晶闸管整流器也有它的缺点，主要表现在以下方面：    （1）晶闸管一般是单向导电元件，晶闸管整流器的电流是不允许反向的，这给电动机实现可逆运行造成困难。必须实现四象限可逆运行时，只好采用开关切换或正、反两组全控型整流电路，构成V-M可逆调速系统，后者所用变流设备要增多一倍。    （2）晶闸管元件对于过电压、过电流以及过高的du/dt和d