數(shù)字式pwm可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

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1、電力拖動自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計一、設(shè)計要求：1、調(diào)速范圍D=20，靜差率S≤5%。再整個調(diào)速范圍內(nèi)要求轉(zhuǎn)速無極、平滑可調(diào)；2、動態(tài)性能指標(biāo)：電流環(huán)超調(diào)量δ≤5%：空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速超量δ≤10%直流電動機的參數(shù)：直流電動機型號（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額定勵磁（A）0.61GD(kgm)0.105電動機電樞電阻RA（）1.3電動機電樞電感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R

2、h（Ω）0.024電抗器電感Lh（mh）3.2二、任務(wù)分析2.1控制系統(tǒng)的整體設(shè)計直流雙閉環(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)電機轉(zhuǎn)速，達(dá)到設(shè)計要求?？傮w方案簡化圖如圖1所示。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-MTG20電力拖動自動控

3、制系統(tǒng)課程設(shè)計圖2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖U*naUc-IdLnUd0Un+--b+-UiWASR(s)WACR(s)KsTss+11/RTls+1RTmsU*iId1/Ce+E2.2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)電機轉(zhuǎn)速。橋式可逆PWM變換器電路如圖2所示。這是電動機M兩端電壓的極性隨開關(guān)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20電力拖動自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計雙極式控制可逆PWM變換器的四個驅(qū)動電壓波形如

4、圖3所示。圖3PWM變換器的驅(qū)動電壓波形他們的關(guān)系是：。在一個開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)時，晶體管、飽和導(dǎo)通而、截止，這時。當(dāng)時，、截止，但、不能立即導(dǎo)通，電樞電流經(jīng)、續(xù)流，這時。在一個周期內(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。電動機的正反轉(zhuǎn)體現(xiàn)在驅(qū)動電壓正、負(fù)脈沖的寬窄上。當(dāng)正脈沖較寬時，，則的平均值為正，電動機正轉(zhuǎn)，當(dāng)正脈沖較窄時，則反轉(zhuǎn)；如果正負(fù)脈沖相等，，平均輸出電壓為零，則電動機停止。雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為20電力拖動自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計如果定義占空比，電壓系數(shù)則在雙極式可逆變換器中調(diào)速時，p的可調(diào)范圍為0～

5、1相應(yīng)的r=-1~1。當(dāng)p>0.5時，r為正，電動機正轉(zhuǎn)；當(dāng)p<0.5時，r為負(fù)，電動機反轉(zhuǎn)；當(dāng)ρ=0.5時，r=0，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(fù)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(zhuǎn)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。雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點：1）電流一定連續(xù)。2）可使電動機在四象限運行。3）電動機停止時有微震電流，能消除靜摩擦死區(qū)。4）低速平穩(wěn)性好，

6、每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。三、主電路設(shè)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(dāng)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(guān)將Rz短路，以免在運行中造成附加損耗。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電動機制動時只好對濾波電容充電，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

7、耗掉這些能量，在泵升電壓達(dá)到允許值時接通。20電力拖動自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計圖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)的計算及元件的選擇1.整流變壓器的選擇及計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：變壓器的參數(shù)選擇：a．變壓器二次側(cè)相電壓有效值為U=0.95U／=0.95×220=120V。b．整流變壓器的標(biāo)稱功率為P=UI*10=1.35

8、×220×12.5×10Kv=3.67Kv注：U為電