PWM直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

《PWM直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、河南城建學(xué)院運動控制系統(tǒng)系統(tǒng)課程設(shè)計目錄前言……………………………………………………………………1一、設(shè)計目的…………………………………………………………2二、設(shè)計要求…………………………………………………………2三、直流調(diào)速系統(tǒng)整體設(shè)計…………………………………………2四、系統(tǒng)參數(shù)選取……………………………………………………7五、各部分設(shè)計………………………………………………………8六、雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………14七、系統(tǒng)仿真…………………………………………………………17八、設(shè)計總結(jié)………………………………

2、…………………………18參考文獻(xiàn)………………………………………………………………19河南城建學(xué)院運動控制系統(tǒng)系統(tǒng)課程設(shè)計前言由于直流電機(jī)具有良好的起動、制動和調(diào)速性能，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天領(lǐng)域等各個方面。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速技術(shù)已成為直流電機(jī)常用的調(diào)速方法，具有調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和功耗低等特點。而以H橋電路作為驅(qū)動器的功率驅(qū)動電路，可方便地實現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運行，包括正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代直流電機(jī)伺服系統(tǒng)中。本文從直流電動機(jī)的工作原理入手，建立了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)

3、學(xué)模型，并詳細(xì)分析了系統(tǒng)的原理及其靜態(tài)和動態(tài)性能。然后按照自動控制原理，對雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行分析和計算，利用SIMULINK對系統(tǒng)進(jìn)行了各種參數(shù)給定下的仿真，通過仿真獲得了參數(shù)整定的依據(jù)。在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一套實驗用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)主電路、反饋電路、觸發(fā)電路及控制電路的具體實現(xiàn)。對系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行了實驗測試，表明所設(shè)計的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，具有較好的靜態(tài)和動態(tài)性能，達(dá)到了設(shè)計要求。采用MATLAB軟件中的控制工具箱對直流電動機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計，并用SIMULINK

4、進(jìn)行動態(tài)數(shù)字仿真,同時查看仿真波形,以此驗證設(shè)計的調(diào)速系統(tǒng)是否可行。19河南城建學(xué)院運動控制系統(tǒng)系統(tǒng)課程設(shè)計一、設(shè)計目的通過對一個實用控制系統(tǒng)的設(shè)計，綜合運用科學(xué)理論知識，提高工程意識和實踐技能，使學(xué)生獲得控制技術(shù)工程的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析解決實際問題的初步應(yīng)用能力。二、設(shè)計要求完成所選題目的分析與設(shè)計，進(jìn)行系統(tǒng)總體方案的設(shè)計、論證和選擇；系統(tǒng)單元主電路和控制電路的設(shè)計、元器件的選擇和參數(shù)計算三、直流調(diào)速系統(tǒng)整體設(shè)計1、直流電機(jī)PWM調(diào)速控制原理直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：　　n=(U-IR)/Kφ　　其中U為電樞端電壓，I為電

5、樞電流，R為電樞電路總電阻，φ為每極磁通量，K為電動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)?！≈绷麟姍C(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵磁控制法與電樞電壓控制法。勵磁控制法用得很少，大多數(shù)應(yīng)用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，其中脈沖寬度調(diào)制(PWM)便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。其方法是通過改變電機(jī)電樞電壓接通時間與通電周期的比值(即占空比)來調(diào)整直流電機(jī)的電樞電壓U，從而控制電機(jī)速度。PWM的核心部件是電壓-脈寬變換器，其作用是根據(jù)控制指令信號對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號去控制大功率晶體管的導(dǎo)通時間，實

6、現(xiàn)對電樞繞組兩端電壓的控制。在本次課程設(shè)計采用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速控制。2、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)A.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作過程和原理：電動機(jī)在啟動階段，電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速(電壓)低于給定值,速度調(diào)節(jié)器的輸入端存在一個偏差信號，經(jīng)放大后輸出的電壓保持為限幅值,速度調(diào)節(jié)器工作在開環(huán)狀態(tài),速度調(diào)節(jié)器的輸出電壓作為電流給定值送入電流調(diào)節(jié)器,此時則以最大電流給定值使電流調(diào)節(jié)器輸出移相信號,直流電壓迅速上升,電流也隨即增大直到等于最大給定值,19河南城建學(xué)院運動控制系統(tǒng)系統(tǒng)課程設(shè)計電動機(jī)以最大電流恒流加速啟動。電動機(jī)的最大電流(堵轉(zhuǎn)電流)可以通過整定

7、速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值來改變。在電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升到給定轉(zhuǎn)速后,速度調(diào)節(jié)器輸入端的偏差信號減小到近于零,速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài),閉環(huán)調(diào)節(jié)開始起作用。對負(fù)載引起的轉(zhuǎn)速波動,速度調(diào)節(jié)器輸入端產(chǎn)生的偏差信號將隨時通過速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器來修正觸發(fā)器的移相電壓,使整流橋輸出的直流電壓相應(yīng)變化,從而校正和補(bǔ)償電動機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差。另外電流調(diào)節(jié)器的小時間常數(shù),還能夠?qū)σ螂娋W(wǎng)波動引起的電動機(jī)電樞電流的變化進(jìn)行快速調(diào)節(jié),可以在電動機(jī)轉(zhuǎn)速還未來得及發(fā)生改變時,迅速使電流恢復(fù)到原來值,從而使速度更好地穩(wěn)定于某一轉(zhuǎn)速下運行。A.雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為

8、了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。兩者之間實行嵌套連接，如圖1所示。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，