數(shù)字式PWM可逆直流調(diào)速完整系統(tǒng)

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1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求：1、調(diào)速范圍D=20，靜差率S≤5%。再整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)要求轉(zhuǎn)速無極、平滑可調(diào)；2、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：電流環(huán)超調(diào)量δ≤5%：空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速超量δ≤10%直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)：直流電動(dòng)機(jī)型號(hào)（KW）Z2—32額定容量（KW）2.2額定電壓（V）220額定電流（A）12.5最大電流（A）18.75額定轉(zhuǎn)速（rpm）1500額定勵(lì)磁（A）0.61GD(kgm)0.105電動(dòng)機(jī)電樞電阻RA（）1.3電動(dòng)機(jī)電樞電感l(wèi)a（Mh）10其它參數(shù)：名稱數(shù)值整流側(cè)內(nèi)阻Rn（Ω）0.037整流變壓器漏感Lt（mH）0.24電抗器直流電阻Rh（Ω）0.024電抗器電感Lh（

2、mh）3.2二、任務(wù)分析2.1控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)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。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。圖1、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。21電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)圖2雙閉環(huán)

3、直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖U*naUc-IdLnUd0Un+--b+-UiWASR(s)WACR(s)KsTss+11/RTls+1RTmsU*iId1/Ce+E殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。2.2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關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電壓的極性變化而變化。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。圖2橋式可逆PWM變換器電路21電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)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3

4、PWM變換器的驅(qū)動(dòng)電壓波形他們的關(guān)系是：。在一個(gè)開關(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。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為21電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)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(shí)，p的可調(diào)范圍為0～1相應(yīng)的r=-1~1。當(dāng)p

5、>0.5時(shí)，r為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)p<0.5時(shí)，r為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)ρ=0.5時(shí)，r=0，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)力潤滑”的作用。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。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)停止時(shí)有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。4）低速平穩(wěn)性好，每個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保

6、證器件的可靠導(dǎo)通。三、主電路設(shè)計(jì)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(shí)相當(dāng)于短路，勢(shì)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(shí)開關(guān)將Rz短路，以免在運(yùn)行中造成附加損耗。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對(duì)濾波電容充電，這式電容器兩端電壓升高稱作“泵升電壓”。為了限制泵升電壓，用鎮(zhèn)流電阻Rx消耗掉這些能量，在泵升電壓達(dá)到允許值時(shí)接通。廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。21電力

7、拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)圖4橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路3.1主回路參數(shù)的計(jì)算及元件的選擇1.整流變壓器的選擇及計(jì)算作為整流裝置電源用的變壓器稱整流變壓器。一般的變壓器有整流和變壓兩項(xiàng)功能，起著整流是把交流變直流。整流的過程中，采用三相橋式不可控整流電路。由于△接法是可以給基次諧波提供通路的，可以減少基次諧波的影響，因此整流變壓器采用△/Y接法，接線原理圖如下所示：煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。變壓器的參數(shù)選擇：a