双闭环直流电动机控制系统研究设计.docVIP

电力拖动自动控制系统实习报告 题 目 双闭环直流电动机控制系统设计 学生姓名 专业班级 学 号 系 （部） 完成时间 目录 1 课程设计任务： 3 1.1 初始条件及要求 4 1.2 设计任务 4 2 方案确定 4 2.1 方案选定 4 2.1.2 桥式可逆PWM变换器的工作原理 6 2.1.3 系统控制电路图 8 2.1.4 双闭环直流调速系统的静特性分析 9 2.1.5 双闭环直流调速系统的稳态结构图 10 3 硬件电路设计及参数选择 11 3.1 硬件电路设计 11 3.1.1整流变压器选择： 11 3.1.2 转速调节器ASR电路 12 3.1.3 电流调节器ACR电路 12 3.1.4 PWM脉宽控制电路 13 3.2 系统参数的选取 15 3.2.1 PWM变换器滞后时间常数Ts 15 3.2.2 电流滤波时间常数和转速滤波时间常数 15 3.2.3 反馈系数的确定 15 3.2.4 电流调节器ACR的设计 15 3.2.5 速度调节器ASR设计 18 4 采用MATLAB对系统进行仿真 21 4.1 原理框图设计 21 4.1.1 电流环原理图 21 4.1.2 转速环原理图 21 4.1.3转速、电流双闭环直流调速系统原理图 22 4.2 仿真结果 23 4.2.1电流环仿真结果 23 4.2.2转速环仿真结果 24 4.2.3转速环抗负载扰动仿真结果 24 4.3 仿真结果分析 25 5 设计心得体会 25 参考文献 26 附录：系统总电路原理图 27 摘要 本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，以此验证设计的调速系统是否可行. 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能好、应用最广的直流调速系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。驱动控制电路的选型设计（模拟触发电路、集成触发电路、数字触发器电路均可）元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）1所示。 图1 双闭环调速系统的结构桥式可逆PWM变换器的工作原理的极性随开关器件驱动电压的极性变化而变化。 图 桥式可逆PWM变换器电路 图 PWM变换器的驱动电压波形他们的关系是：。在一个开关周期内，当时，晶体管、饱和导通而、截止，这时。当时，、截止，但、不能立即导通，电枢电流经、续流，这时。在一个周期内正负相间，这是双极式PWM变换器的特征，其电压、电流波形如图2所示。电动机的正反转体现在驱动电压正、负脉冲的宽窄上。当正脉冲较宽时，，则的平均值为正，电动机正转，当正脉冲较窄时，则反转；如果正负脉冲相等，，平均输出电压为零，则电动机停止。 双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为 如果定义占空比，电压系数 则在双极式可逆变换器中 调速时，的可调范围为0～1相应的。当时，为正，电动机正转；当时，为负，电动机反转；当时，，电动机停止。但电动机停止时电枢电压并不等于零， 而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因而电流也是交变的。这个交变电流的平均值等于零，不产生平均转矩，徒然增大电动机的损耗这是双极式控制的缺点。但它也有好处，在电动机停止时仍然有高频微震电流，从而消除了正、反向时静摩擦死区，起着所谓“动力润滑”的作用。 双极式控制的桥式可逆PWM变换器有以下优点： 1）电流一定连续。 2）可使电动机在四象限运行。 3）电动机停止时有微震电流，能消除静摩擦死区。 4）低速平稳性好，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。控制电路如下所示。主要组成部分有信号设定（频率给定、给定积分器）、正弦参考信号幅值和频率控制电路（绝对值运算器、压控振荡器、函数发生器、极性鉴别器）、PWM波发生器（三相正弦波发生器、锁相环、三相波载波发生器、比较器）及与主电路相隔离的电压/电流检测回路、驱动回路及保护回路。? 通用型PWM变频器原理图框图 .