直流雙極式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)設計說明書

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1、word格式文檔專業(yè)整理word格式文檔武漢理工大學華夏學院信息工程系課程設計任務書課程名稱：運動控制系統(tǒng)指導教師：班級名稱：開課系、教研室：自動控制題目2:直流雙極式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)設計初始條件：1.直流電機參數(shù)：PN＝10KW，UN＝220V，IN＝55A，nN＝1000r/min，Ra＝0.4Ω，直流它勵勵磁電壓220V，電流1.6A2.進線交流電源：三相380V3.采用永磁式測速發(fā)電機，參數(shù)為：23W，110V，0.21A，1900r/min，要求完成的主要任務:1.ASR及ACR電路設計2

2、.轉速反饋和電流反饋電路設計3.集成脈寬調(diào)制電路設計（如3524）4.驅(qū)動電路設計（如IR2110）5.PWM主電路設計課程設計說明書應嚴格按統(tǒng)一格式打印，資料齊全，杜絕抄襲，雷同現(xiàn)象。滿足如下要求：1．可逆運行，轉速和電流穩(wěn)態(tài)無差，電流超調(diào)量小于5％，轉速超調(diào)量小于10％。2.對系統(tǒng)設計方案的先進性、實用性和可行性進行論證，說明系統(tǒng)工作原理。3.畫出單元電路圖，說明工作原理，給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程。4.畫出整體電路原理圖，圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準。指導教師簽名：2016年11月19日專業(yè)

3、整理word格式文檔直流雙極式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)設計1任務分析1.1概述采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關控制方式，形成了脈寬調(diào)制變換器—直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。脈寬調(diào)制變換器是把脈沖寬度進行調(diào)制的一種直流斬波電路，脈寬調(diào)制，是利用電力電子開關器件的導通與關斷，將直流電壓變成連續(xù)的脈沖序列，并通過控制脈沖的寬度或周期達到變壓的目的。與V-M系統(tǒng)相比，PWM系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：1）主電路線路簡單，需用的功率器件少。2）開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)

4、熱都較小。3）低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào)速范圍寬，可達1：10000左右。4）若是與快速響應的電機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗干擾能力強。5）功率開關器件工作在開關狀態(tài)，道通損耗小，當開關頻率適中時，開關損耗也不大，因而裝置效率高。6）直流電流采用不控整流時，電網(wǎng)功率因素比相控整流器高。由于有以上優(yōu)點直流PWM系統(tǒng)應用日益廣泛，特別是在中、小容量的高動態(tài)性能中，已完全取代了V-M系統(tǒng)。為達到更好的機械特性要求，一般直流電動機都是在閉環(huán)控制下運行。經(jīng)常采用的閉環(huán)系統(tǒng)有轉速負反饋和電流截止負反饋

5、。1.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結構圖專業(yè)整理word格式文檔直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結構圖如圖1所示，轉速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串極聯(lián)結，轉速調(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)電機轉速，達到設計要求。圖1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結構簡化圖1.3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

6、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)電機轉速。橋式可逆PWM變換器電路如圖2所示。這時電動機M兩端電壓的極性隨開關器件驅(qū)動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變換器的四個驅(qū)動電壓波形如圖3所示。專業(yè)整理word格式文檔圖3PWM變換器的驅(qū)動電壓及輸出電壓、電流波形雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為如果定義占空比，電壓系數(shù)，則在雙極式可逆變換器中調(diào)速時，的可調(diào)范圍為0～1相應的。當時，為正，電動機正轉；當時，為負，電動機反轉；當時，專業(yè)

7、整理word格式文檔，電動機停止。但電動機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的。這個交變電流的平均值等于零，不產(chǎn)生平均轉矩，徒然增大電動機的損耗這是雙極式控制的缺點。但它也有好處，在電動機停止時仍然有高頻微震電流，從而消除了正、反向時靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用。1.4PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜特性由于采用了脈寬調(diào)制，電流波形都是連續(xù)的，因而機械特性關系式比較簡單，電壓平衡方程如下.按電壓平衡方程求一個周期內(nèi)的平均值，即可導出機械特性方程式，電樞兩端在一個周期

8、內(nèi)的電壓都是，平均電流用表示，平均轉速，而電樞電感壓降的平均值在穩(wěn)態(tài)時應為零。于是其平均值方程可以寫成則機械特性方程式專業(yè)整理word格式文檔2電路設計橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的如圖4所示。PWM變換器的直流電源由交流電網(wǎng)經(jīng)不控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容濾波，以獲得恒定的直流電壓。由于電容容量較大，突加電源時相當于短路，勢必產(chǎn)生很大的充電電流，容易損壞整流二極管，為了限制充電電流，在整流器和濾波電容之間傳入電阻Rz，合上電源后，用延時開關將R