雙閉環(huán)可逆直流脈寬pwm調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

《雙閉環(huán)可逆直流脈寬pwm調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告PWM控制雙閉環(huán)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：信息工程學(xué)院學(xué)號(hào)：專(zhuān)業(yè)（方向）年級(jí)：學(xué)生姓名：揚(yáng)州大學(xué)信息工程學(xué)院年月日目錄1.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)12．課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告32.1方案確定32.1.1方案選定32.1.2橋式可逆PWM變換器工作原理32.1.3系統(tǒng)控制電路圖62.1.4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)分析62.1.5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖72.2硬件結(jié)構(gòu)92.2.1主電路92.2.2泵升壓限制112.3主電路參數(shù)計(jì)算及元件選擇122.3.1整流二極管選擇122.3.2絕緣柵雙極晶體管選擇122.4調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計(jì)和選擇132.4.1電流環(huán)的設(shè)計(jì)13

2、2.4.2轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)162.4.3反饋單元182.5系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖192.6系統(tǒng)仿真3．心得體會(huì)204.參考資料1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1、題目PWM控制雙閉環(huán)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2、設(shè)計(jì)目的和意義（1）、通過(guò)對(duì)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，了解電力電子、自動(dòng)控制原理及電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程所學(xué)內(nèi)容，初步具備設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力，為今后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。（2）、運(yùn)用《電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)》的理論知識(shí)設(shè)計(jì)出滿足任務(wù)書(shū)要求的直流調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)建模、仿真驗(yàn)證理論分析的正確性。1.3、技術(shù)數(shù)據(jù)（1）、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)：電樞電阻Ra=1.64，電樞回路總電感L=10

3、.2mH，額定電流=6A，額定電壓=110V。額定轉(zhuǎn)速n=1000r/min，電流過(guò)載倍數(shù)λ=2。勵(lì)磁電壓110V，勵(lì)磁電流0.4A。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.0468kg.m2,磁場(chǎng)與電樞互感2.17。（2）、電樞回路總電阻R=2Ω,調(diào)速系統(tǒng)的最小負(fù)載電流=1A。（3）、主電源：可以選擇單相交流220V供電；（4）、穩(wěn)定指標(biāo)，無(wú)靜差。動(dòng)態(tài)指標(biāo)，（5）、空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速超調(diào)量（6）、給定電壓最大值為±10V。1.4、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）總體方案的確定；（2）主電路原理及波形分析、元件選擇、參數(shù)計(jì)算；（3）系統(tǒng)原理圖、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖；（4）電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的參數(shù)的設(shè)計(jì)；（5）根據(jù)電流

4、環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的參數(shù)構(gòu)建仿真模型；（6）進(jìn)行MATLAB仿真；2、課程設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告2.1、方案確定2.1.1方案選定直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串極聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制PWM裝置。其中脈寬調(diào)制變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？傮w方案簡(jiǎn)化圖如圖1所示。ASRACRPWM|βR1/Ce|αUn*Ui*nId--圖1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖用雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速電流調(diào)節(jié)方法，雖然相對(duì)成本

5、較高，但保證了系統(tǒng)的可靠性能，保證了對(duì)生產(chǎn)工藝的要求的滿足，既保證了穩(wěn)態(tài)后速度的穩(wěn)定，同時(shí)也兼顧了啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程。在啟動(dòng)過(guò)程的主要階段，只有電流負(fù)反饋，沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用，既能控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差調(diào)節(jié)，又能控制電流使系統(tǒng)在充分利用電機(jī)過(guò)載能力的條件下獲得最佳過(guò)渡過(guò)程，很好的滿足了生產(chǎn)需求。2.1.2橋式可逆PWM變換器的工作原理脈寬調(diào)制器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定寬度可變的脈沖電壓序列，從而平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。橋式可逆PWM變換器電路如圖2所示。這是電動(dòng)機(jī)M兩端電壓的極性隨開(kāi)關(guān)器件驅(qū)

6、動(dòng)電壓的極性變化而變化。圖2橋式可逆PWM變換器電路雙極式控制可逆PWM變換器的四個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖3所示。圖3PWM變換器的驅(qū)動(dòng)電壓波形他們的關(guān)系是：。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)時(shí)，晶體管、飽和導(dǎo)通而、截止，這時(shí)。當(dāng)時(shí)，、截止，但、不能立即導(dǎo)通，電樞電流經(jīng)、續(xù)流，這時(shí)。在一個(gè)周期內(nèi)正負(fù)相間，這是雙極式PWM變換器的特征，其電壓、電流波形如圖2所示。電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電壓正、負(fù)脈沖的寬窄上。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，，則的平均值為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)正脈沖較窄時(shí)，則反轉(zhuǎn)；如果正負(fù)脈沖相等，，平均輸出電壓為零，則電動(dòng)機(jī)停止。雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為如果定義占空比，電壓系數(shù)

7、則在雙極式可逆變換器中調(diào)速時(shí)，的可調(diào)范圍為0～1相應(yīng)的。當(dāng)時(shí)，為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)時(shí)，為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)時(shí)，，電動(dòng)機(jī)停止。但電動(dòng)機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的。這個(gè)交變電流的平均值等于零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電動(dòng)機(jī)的損耗這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但它也有好處，在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)仍然有高頻微震電流，從而消除了正、反向時(shí)靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用。雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點(diǎn)：1）電流一定連續(xù)。2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行。3）電動(dòng)機(jī)停止