課程設計：直流pwm-m可逆調速系統(tǒng)的設計與仿真

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1、直流PWM-M可逆調速系統(tǒng)的設計與仿真摘要當今，自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應用和發(fā)展，而直流調速控制作為電氣傳動的主流在現(xiàn)代化生產中起著主要作用。本文主要研究直流調速系統(tǒng)，它主要由三部分組成，包括控制部分、功率部分、直流電動機。長期以來，直流電動機因其具有調節(jié)轉速比較靈活、方法簡單、易于大范圍內平滑調速、控制性能好等特點，一直在傳動領域占有統(tǒng)治地位。微機技術的快速發(fā)展，在控制領域得到廣泛應用。本文對基于微機控制的雙閉環(huán)可逆直流PWM調速系統(tǒng)進行了較深入的研究，從直流調速系統(tǒng)原理出發(fā)，逐步建立了雙閉環(huán)直流PWM調速系統(tǒng)的數(shù)學

2、模型，用微機硬件和軟件發(fā)展的最新成果，探討一個將微機和電力拖動控制相結合的新的控制方法，研究工作在對控制對象全面回顧的基礎上，重點對控制部分展開研究，它包括對實現(xiàn)控制所需要的硬件和軟件的探討，控制策略和控制算法的探討等內容。在硬件方面充分利用微機外設接口豐富，運算速度快的特點，采取軟件和硬件相結合的措施，實現(xiàn)對轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的控制。論文分析了系統(tǒng)工作原理和提高調速性能的方法，研究了IGBT模塊應用中驅動、吸收、保護控制等關鍵技術.在微機控制方面，討論了數(shù)字觸發(fā)、數(shù)字測速、數(shù)字PWM調制器、雙極式H型PWM變換電路、轉速與電流控

3、制器的原理,并給出了軟、硬件實現(xiàn)方案。關鍵詞：PWM調速、直流電動機、雙閉環(huán)調速目錄前言1第1章直流PWM-M調速系統(tǒng)2第2章UPE環(huán)節(jié)的電路波形分析4第3章電流調節(jié)器的設計63.1電流環(huán)結構框圖的化簡63.2電流調節(jié)器參數(shù)計算73.3參數(shù)校驗83.3.1檢查對電源電壓的抗擾性能：83.3.2晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件83.3.3忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件83.3.4電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件93.4計算調節(jié)器電阻和電容9第4章轉速調節(jié)器的設計114.1電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)114.2轉速環(huán)結構的化簡和轉速調節(jié)器結

4、構的選擇114.3轉速調節(jié)器的參數(shù)的計算144.4參數(shù)校驗144.4.1電流環(huán)傳遞函數(shù)化簡條件154.4.2轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件154.5計算調節(jié)器電阻和電容154.6調速范圍靜差率的計算16第5章系統(tǒng)仿真175.1仿真軟件Simulink介紹175.2Simulink仿真步驟175.3雙閉環(huán)仿真模型175.4雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真波形圖18結論19參考文獻20前言直流PWM_M調速系統(tǒng)幾年來發(fā)展很快，直流PWM_M調速系統(tǒng)采用全控型電力電子器件，調制頻率高，與晶閘管直流調速系統(tǒng)相比動態(tài)響應速度快，電動機轉矩平穩(wěn)脈動小，有很大的優(yōu)越性，

5、在小功率調速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。直流PWM_M調速系統(tǒng)與晶閘管調速系統(tǒng)的不同主要在變流主電路上，采用了脈寬調制方式，轉速和電流的控制盒晶閘管直流調速系統(tǒng)一樣。直流PWM_M調速系統(tǒng)的PWM變換器有可逆和不可逆兩類，二可逆變換器又有雙極式、單極式和受限單極式等多種電路。這里主要研究H型主電路雙極式的PWM_M調速系統(tǒng)和受限單極式PWM_M調速的仿真，并通過仿真分析直流PWM_M可逆調速系統(tǒng)的過程。在現(xiàn)代科學技術革命過程中，電氣自動化在20世紀的后四十年曾進行了兩次重大的技術更新。一次是元器件的更新，即以大功率半導體器件晶閘管

6、取代傳統(tǒng)的變流機組，以線形組件運算放大器取代電磁放大器件。后一次技術更新主要是把現(xiàn)代控制理論和計算機技術用于電氣工程，控制器由模擬式進入了數(shù)字式。在前一次技術更新中，電氣系統(tǒng)的動態(tài)設計仍采用經(jīng)典控制理論的方法。而后一次技術更新是設計思想和理論概念上的一個飛躍和質變，電氣系統(tǒng)的結構和性能亦隨之改觀。在整個電氣自動化系統(tǒng)中，電力拖動及調速系統(tǒng)是其中的核心部分。在系統(tǒng)中設置兩個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速和電流，二者之間實行串級連接，即以轉速調節(jié)器的輸出作為電流調節(jié)器的輸入，再用電流調節(jié)器的輸出作為PWM的控制電壓。從閉環(huán)反饋結構上看，電流調節(jié)環(huán)在里

7、面，是內環(huán)，按典型Ⅰ型系統(tǒng)設計；轉速調節(jié)環(huán)在外面，成為外環(huán)，按典型Ⅱ型系統(tǒng)設計。為了獲得良好的動、靜態(tài)品質，調節(jié)器均采用PI調節(jié)器并對系統(tǒng)進行了校正。檢測部分中，采用了霍爾片式電流檢測裝置對電流環(huán)進行檢測，轉速還則是采用了測速電機進行檢測，達到了比較理想的檢測效果。14第1章直流PWM-M調速系統(tǒng)整個系統(tǒng)上采用了轉速、電流雙閉環(huán)控制結構，如圖4-1所示。在系統(tǒng)中設置兩個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速和電流，二者之間實行串級連接，即以轉速調節(jié)器的輸出作為電流調節(jié)器的輸入，再用電流調節(jié)器的輸出作為PWM的控制電壓。從閉環(huán)反饋結構上看，電流調節(jié)環(huán)在里面

8、，是內環(huán)，按典型Ⅰ型系統(tǒng)設計；轉速調節(jié)環(huán)在外面，成為外環(huán)，按典型Ⅱ型系統(tǒng)設計。為了獲得良好的動、靜態(tài)品質，調節(jié)器均采用PI調節(jié)器并對系統(tǒng)進行了校正。檢測部分中，采用了霍爾片式電流檢測裝置對電流環(huán)進行檢測，轉