直流电机调速系统的工程设计方法的探讨
浅谈直流电机调速系统的设计
浅谈直流电机调速系统的设计摘要：本文主要论述直流电机调速系统的设计，分析了其原理、线路设计、控制电路的组成及各参数计算，并提出相关的技术措施。
关键词：电动机;线路设计;晶闸管;单片机abstract: this paper mainly discusses the design of dc motor speed control system, analyzes its principle, circuit design, control circuit and composition of the parameters calculation, and puts forward related technical measures.keywords: motor; circuit design; thyristor; single-chip microcomputer中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：0引言随着社会的不断进步，电器设备的发展，直流电机广泛用于各行业和民用的设备、仪器调速当中。
电力拖动是机械设备中的一个部分，其主要有三部分组成：电动机、自动控制设备、传动机构。
其中，自动控制设备指控制电动机转速的控制电气或控制电器组成的控制设备，本系统就属于这样的控制系统。
以前用滑差直流电机、调压稳压电源、模拟信号可控硅调速等，常常有调速不均匀、线路可靠性差、功耗大、调节范围小、调试困难等诸多问题，尤其是功率较大，百瓦以上的调速电路问题更大。
用单片机对本系统实现高效智能化的控制，不仅解决了上面的问题，还增加了速度数显、速度数字设置、精确稳速、定时运行和定时正反转、数据保存等功能。
1系统工作原理如图一所示，由交流电取的相位信号，为过交流电零点的窄脉冲，送入 cpu 中断。
调速输出端取电压信号通过 a/d 送入 cpu 的i/o 口。
cpu取得相位信号和速度检测信号，通过比较、计算后直接输出移相脉宽调制信号，控制驱动的输出，从而调整直流电机的速度。
直流电机调速系统的设计
直流电机调速系统的设计直流电机调速系统是控制直流电机转速的一个重要工程应用领域。
在很多工业领域中，直流电机的转速控制是非常重要的，因为直流电机的转速对于机械设备的运行效率和稳定性有着重要影响。
本文将详细介绍直流电机调速系统的设计原理和步骤。
一、直流电机调速系统的基本原理直流电机调速系统的基本原理是通过改变电机的电压和电流来控制电机的转速。
一般来说，直流电机的转速与电机的电压和负载有关，转速随电压增加而增加，转速随负载增加而减小。
因此，当我们需要调节直流电机的转速时，可以通过改变电机的电压和负载来实现。
二、直流电机调速系统的设计步骤1.确定设计要求：在设计直流电机调速系统之前，首先需要确定系统的设计要求，包括所需的转速范围、响应速度、控制精度和负载要求等。
这些设计要求将指导系统的设计和选择适当的控制器。
2.选择控制器：根据设计要求，选择适当的控制器。
常见的直流电机调速控制器有PID控制器、模糊控制器和自适应控制器等。
根据实际情况，选择最合适的控制器来实现转速调节。
3.选择传感器：为了实时监测电机的转速和位置，需要选择合适的传感器来进行测量。
常见的传感器有光电编码器、霍尔效应传感器和转速传感器等。
根据实际需求，选择合适的传感器进行安装和测量。
4.搭建电路：根据控制器的要求，搭建合适的电路来实现控制和测量功能。
通常需要安装电压和电流传感器来实时监测电机的电压和电流，并将测量结果反馈给控制器。
5.调试和测试：在电路搭建完成后，需要进行调试和测试来验证系统的性能。
首先调整控制器的参数，使得系统能够按照设计要求进行转速调节。
然后进行负载试验，测试系统在不同负载下的转速调节性能。
对系统进行调试和测试，可以发现问题并及时解决，确保系统能够正常工作。
6.性能优化：根据测试结果，对系统进行性能优化。
根据实际需求，调整控制器的参数和传感器的位置，改善系统的转速调节性能和响应速度。
优化后的系统将更好地满足设计要求。
三、直流电机调速系统的工程应用总结：本文详细介绍了直流电机调速系统的设计原理和步骤。
永磁无刷直流电机调速控制系统的设计研究
Internal Combustion Engine &Parts0引言随着人类工业社会的迅速发展，能源危机是21世纪各个国家所面临的重大危机，也是要实现可持续发展所必须解决的难题。
永磁无刷直流电机的发展历史可以追溯到上世纪四十年代，直到八十年代初期，在钕铁硼稀土这一永磁材料的突破性研究取得了巨大成果，并且加上生产力迅速提升，制造投入减小的影响，永磁无刷直流电机行业迎来了蓬勃发展。
近三十年来，随着科学研究的深入，永磁体性能得到了跃进式的提升，相应的电力电子器件的完善和蓬勃发展也促进了这一行业的迅猛发展。
永磁无刷直流电机控制系统研究方向与现代电力电子技术、现代控制理论、电机集成技术和微机技术等学科密切相关，相辅相成。
科学家们通过对其研究背景、研究意义、结构组成、工作原理、数学模型、硬件电路设计、软件设计等方面的深入研究，使得永磁无刷直流电机在拥有良好调速性能的情况下，机械换向和电刷等历史研究中出现的难点获得了解决，目前永磁无刷直流电机的用途遍布各行各业，小到家用电器，大到航空航天，都有永磁无刷直流电机的身影，发展前景不可估量。
1研究背景与意义从上世纪四十年代至今，永磁无刷直流电机的发展在实际应用上与永磁材料的突破性研究，生产力迅速提升，制造投入减小，电力电子器件的迅猛发展息息相关，在理论研究上与现代电力电子技术、现代控制理论、电机集成技术和微机技术等学科的深入研究息息相关。
由于其所具有的大功率、大转矩、高速度、高性能、微型化和数字化等特点决定了该行业宽广的发展前景，也吸引了不少科研工作者的目光。
目前永磁无刷直流电机在各行各业都得到广泛的应用，小到家用电器，大到航空航天，都有永磁无刷直流电机的身影。
基于上述原因，对永磁无刷直流电机的控制系统进行合理的、科学的、系统的研究探索是非常重要且必要的，这是现代工业发展和机电一体化所提出来的必须进行的挑战，这一研究具有深远的理论意义和实际应用价值，并且会给整个社会和相关行业带来巨大的经济效益。
直流电机闭环调速控制系统设计和实现
实验报告直流电机闭环调速控制系统设计和实现班级:姓名:学号:时间:指导老师:2012年6月一、实验目的1．了解闭环调速控制系统的构成。
2．熟悉PID 控制规律，并且用算法实现。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块三、实验原理根据上述系统方框图，硬件线路图可设计如下，图中画“○”的线需用户自行接好。
上图中，控制机算机的“DOUT0”表示386EX 的I/O 管脚P1.4，输出PWM 脉冲经驱动后控制直流电机，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的7 号中断，用作测速中断。
实验中，用系统的数字量输出端口“DOUT0”来模拟产生 PMW 脉宽调制信号，构成系统的控制量，经驱动电路驱动后控制电机运转。
霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。
在参数给定情况下，经PID 运算，电机可在控制量作用下，按给定转速闭环运转。
系统定时器定时1ms，作为系统采样基准时钟；测速中断用于测量电机转速。
直流电机闭环调速控制系统实验的参考程序流程图如下：四、实验步骤1．参照图 6.1-3 的流程图，编写实验程序，编译、链接。
2．按图6.1-2 接线，检查无误后开启设备电源，将编译链接好的程序装载到控制机中。
3．打开专用图形界面，运行程序，观察电机转速，分析其响应特性。
4．若不满意，改变参数：积分分离值Iband、比例系数KPP、积分系数KII、微分系数 KDD 的值后再观察其响应特性，选择一组较好的控制参数并记录下来。
5．注意：在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0 的状态应保持上次的状态。
当DOUT0 为1 时，直流电机将停止转动；当DOUT0 为0 时，直流电机将全速转动，如果长时间让直流电机全速转动，可能会导致电机单元出现故障，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0的排线拔掉或按系统复位键.五、心得体会此次实验是直流电机闭环调速控制系统的设计和实现，通过这次实验，让我了解了闭环调速控制系统的基本构成。
直流电动机调速实验报告
直流电动机调速实验报告摘要：本次实验通过对直流电动机调速系统的设计与搭建，探索了采用不同控制方法对电动机进行调速的效果与特性。
通过实验验证，得出了电流调速和电压调速方法在直流电动机调速中的应用特点和优缺点。
一、引言直流电动机是一种广泛应用于工业生产中的电动机，其具有调速范围广、响应快、工作可靠等特点。
直流电动机调速是工业自动控制系统中的常见问题，其调速性能直接影响到生产设备的工作效率和质量。
因此，对直流电动机调速系统进行研究与实验具有重要的意义。
二、实验目的1.熟悉直流电动机的基本结构和工作原理；2.掌握电流调速和电压调速在直流电动机调速中的应用特点；3.进行实验验证，分析电流调速和电压调速的优缺点。
三、实验原理直流电动机的调速方法主要包括电流调速和电压调速两种。
电流调速通过改变电机的输入电流来调节电机的转速，而电压调速则是通过改变电机的输入电压来调节电机的转速。
电流调速适用于负载变化较大的场合，而电压调速适用于负载稳定的场合。
四、实验设备与材料1.直流电动机；2.调速器；3.控制器；4.多用表；5.实验电路板等。
五、实验步骤1.搭建电流调速实验电路，连接电动机、调速器和控制器；2.按照实验要求调节控制器的参数；3.打开电源，设置控制器的输入信号；4.在实验过程中记录电机的转速、电流和输出功率等参数；5.将实验数据整理并进行分析。
六、实验结果与讨论根据实验数据，绘制了电流调速和电压调速的转速-负载特性曲线。
分析实验数据发现，电流调速方法在负载变化较大时，保持了较稳定的转速，且响应速度较快。
而电压调速方法在负载较稳定时能够保持较好的速度稳定性，但对于负载变化较大的情况，则转速会有较大波动。
七、结论通过本次实验研究发现，电流调速和电压调速方法在直流电动机调速中具有不同的应用特点和优缺点。
电流调速适用于负载变化较大的场合，能够保持转速的稳定性和响应速度；而电压调速适用于负载较稳定的场合，能够保持较好的转速稳定性。
直流电机调速系统
直流电机调速系统摘要：本文旨在探讨直流电机调速系统的原理和实现方法。
首先，将简要介绍直流电机的原理和特点，然后详细讨论直流电机调速系统的设计和实现过程，包括PID控制、PWM波控制等技术的应用。
最后，通过实验验证了该系统的稳定性和可靠性。
关键词：直流电机，调速系统，PID控制，PWM波控制正文：一、直流电机的原理和特点直流电机是一种能够将电能转化为机械能的电动机，在工厂、农业、交通和家庭等领域中得到广泛应用。
直流电机的转速可以通过改变电源电压和磁场来控制，具有调速灵活、响应迅速、运转平稳等特点。
二、直流电机调速系统的设计和实现直流电机调速系统实现的基本原理是通过改变电机电源电压或电流来调节电机转速。
PID控制是一种经典的调速方法，该方法通过对电机转速的误差、误差变化率和误差积分进行控制，来实现电机的调速。
PWM波控制是一种高效的调速方法，该方法通过改变电源供电时间的占空比来控制电机转速。
三、实验验证为了验证直流电机调速系统的稳定性和可靠性，我们进行了实验。
实验中采用了基于STM32F103单片机和L298N电机驱动板的直流电机调速系统。
实验结果表明，该系统具有良好的响应速度和调节精度，能够满足不同工作条件下的转速要求。
结论：通过本文的探讨，我们深入了解了直流电机调速系统的原理和实现方法，同时也验证了该系统的可靠性和稳定性，为直流电机的应用提供了有效的技术支持。
四、直流电机调速系统的应用直流电机调速系统在现代工业生产中得到广泛应用，如机械加工、自动控制、电力系统等。
在机械加工中，调速系统可以根据不同的工作要求进行调节，达到更精确的加工效果；在自动控制中，调速系统可以根据实时的反馈信息进行控制，使设备的运行更加稳定；在电力系统中，调速系统可以根据能源的供应情况来调整电机的转速，从而降低能源的消耗。
五、直流电机调速系统的发展趋势随着现代工业生产的发展，对于直流电机调速系统的要求也越来越高。
未来直流电机调速系统的发展趋势有以下几个方向：1.智能化：将人工智能技术应用到调速系统中，使其能够自主学习和优化控制策略。
直流脉宽(PWM)调速系统设计与研究——主电路设计课设报告
沈阳理工大学课程设计摘要调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。
目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。
早在20世纪40年代采用的是发电机－电动机系统，又称放大机控制的发电机－电动机组系统。
这种系统在40年代广泛应用，但是它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等，特别是至少要包含两台与被调速电机容量相同的电机。
为了克服这些缺点，50年代开始使用水银整流器作为可控变流装置。
这种系统缺点也很明显，主要是污染环境，危害人体健康。
50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。
晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。
近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。
直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。
不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。
同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。
单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。
而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。
关键字：调速系统直流调速器晶闸管晶闸管－电动机调速系统沈阳理工大学课程设计目录1 绪论 (1)1.1 背景 (1)1.2 直流调速系统的方案设计 (1)1.2.1 设计已知参数 (1)1.2.2 设计指标 (2)1.2.3 现行方案的讨论与比较 (2)1.2.4 选择PWM控制系统的理由 (2)1.2.5 选择IGBT的H桥型主电路的理由 (3)1.2.6 采用转速电流双闭环的理由 (3)2 直流脉宽调速系统主电路设计 (4)2.1 主电路结构设计 (4)2.1.1 PWM变换器介绍 (4)2.1.2 泵升电路 (7)2.2 参数设计 (7)2.2.1 IGBT管的参数 (7)2.2.2 缓冲电路参数 (8)2.2.3 泵升电路参数 (8)3 直流脉宽调速系统控制电路设计 (9)3.1 PWM信号发生器 (9)3.2 转速、电流双闭环设计 (9)3.2.1 电流调节器设计 (10)3.2.2 转速调节器设计 (13)4 系统调试 (17)4.1 系统结构框图 (17)4.2 系统单元调试 (17)4.2.1 基本调速 (17)4.2.2 转速反馈调节器、电流反馈调节器的整定 (18)4.3 实验结果 (18)4.3.1 开环机械特性测试 (18)4.3.2 闭环系统调试及闭环静特性测定 (19)5 总结 (20)参考文献 (21)附录A (22)A.1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (22)A.2 双闭环可逆直流脉宽调速系统性能测试 (26)沈阳理工大学课程设计1 绪论背景在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。
直流电机数字脉宽调速实验系统的研究与设计
路， 有 以下优点 ： （ １ ） 大量模拟器件或专用集成 电路 组 成 的硬 件工 作 可 以直接 由软 件 取代 实 现 ， 简 化 了 电路 ， 操作维护简单 ， 可以大幅度降低系统的功耗和 维护成本 ； （ ２ ） 当今各种先进的控制算法和策略的应 用 实 现成 为可 能并 变 得较 为简 单 ， 可 以灵活 运 用各 种控制方案 ， 提高性能和增强功能 ； （ ３ ） 灵活性和适 应 性好 ， 通用 移植性 强 ， 只需升级 更新 软件 ； 四、 温漂 效应低 ， 无零点漂移 ， 抗扰能力强 ， 稳定性好 ， 控制精 度高［ １ 。正 是基 于上 述考虑 ， 本 研究 基 于此实 验 台， 进 行 了实验 改进 、 发展 与创 新 。 １ 主 要研究 内容 在 全面熟 悉 Ｅ Ｌ ． ＤＳ ． Ｉ Ｉ Ｉ 型 电 气 控 制 综 合 实 验 台， 以模拟分离器件和专用集成芯片构成控制器的 直 流 电机 Ｐ ＷＭ 脉宽 调速 系统 的基 础上 ，并 拟定实 验方案 测定 了转速 、 电流双 闭环模 拟 Ｐ Ｉ 调节 器参数 后， 结合 此 系统设计 原理并 保 留该系 统主 电源 电路 、 变换 器 电路 等被控 制 电路 和 执行 机 构 ， 以计 算 机技 术最新发展成果——美国德州仪器（ Ｔ Ｉ ） 公司推出的 最 佳测 控应 用 的定点数 字信 号处 理器 （ Ｄｓ Ｐ ） Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ０ ０ ０系列 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２为核 心控 制处 理 器， 代替 Ｅ Ｌ ． Ｄ Ｓ — Ｉ Ｉ Ｉ 型实验台传统模拟控制器电路 ， 设 计 了 一 个 直 流 电机 转 速 、 电 流 双 闭 环 数 字 化 Ｐ ＷＭ 脉宽 调 速实 验 系统 ， 实现 了速度 给定 、 速 度 实 时测 量 、 速 度实时 显示 和转 向控制及 空载 和带 负载 、 抗扰 运行 的各项 动静态 特性 的最佳 控制 。 ２ 实验 系统 技术 方案 在控制策略方面 ， 实验教学中， 广泛使用的是 电 机拖 动 自动 控制 理论 。其 中 阐述过 ， 若 采 用转 速 负 反馈和 Ｐ Ｉ 调 节 器 的单 闭环 调 速 系统 尽 管 能在 维 持 系统稳定的基础上达 到无静差转速 ， 但是如果在要 求快速启动制动 、 突加突卸负载动态转速变化较大 等对系统的动态性能要求较高的场合 ， 单闭环调速 系统则不能符合需要 ， 原因在于在单闭环调速系统 中， 动态过程的电流或转矩不能全部根据需要来进 行 控制 。在单 闭环 系 统 中 ， 控 制 电流 只依 赖 电流截 止负反馈环节 ， 但它只有在大于电流临界值之后 ， 通
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计一、引言直流电机是工业中最常见的电动机之一，其工作原理简单，结构紧凑，控制方便，广泛应用于各行各业。
为了满足不同工况下的运行需求，需要设计一个自动调速系统来调整直流电机的转速。
本文将基于PWM控制方法设计一个直流电机自动调速系统。
二、系统设计1.系统结构直流电机自动调速系统的基本结构包括传感器、控制器、电源和执行器。
传感器用于检测电机的转速，控制器根据检测到的转速信号进行处理，并通过PWM控制方法调整电机的输入电压，从而实现自动调速。
2.传感器选择直流电机的转速检测一般使用霍尔效应传感器来实现。
霍尔传感器可以直接测量电机转子的位置，并根据位置变化来计算转速。
传感器输出的信号经过放大和处理后，可以作为控制器的输入信号。
3.控制器设计控制器是整个自动调速系统的核心部分。
控制器接收传感器的转速信号，并通过PID算法对电机的转速进行调节。
PID算法是一种经典的控制方法，可以根据当前的偏差、偏差变化率和偏差积分值来计算控制量。
在本系统中，控制器输出的控制量即为PWM信号。
4.PWM控制方法PWM（Pulse Width Modulation）控制方法是一种通过调整脉冲宽度来控制输出电压的方法。
在本系统中，PWM控制方法可以通过改变PWM信号的占空比来调整电机的输入电压。
当需要提高电机转速时，增加PWM信号的占空比；当需要降低电机转速时，减小PWM信号的占空比。
通过反馈控制，控制器可以根据实际转速信号不断调整PWM信号的占空比，从而实现电机的自动调速。
5.电源选择在直流电机自动调速系统中，电源需要提供稳定的直流电压以供电机正常工作。
一般可选择线性稳压器或开关稳压器来提供所需的直流电压。
在选择电源时，需要考虑电机的功率和电源的效率，以确保系统的稳定性和可靠性。
6.执行器选择执行器是将控制信号转换为实际操作的部分。
在直流电机自动调速系统中，执行器可选择光耦隔离器和驱动芯片来实现PWM信号控制。
直流调速系统的主要调速方法
直流调速系统的主要调速方法一、改变电枢电压调速。
1.1 基本原理。
这是直流调速系统里相当常用的一种方法呢。
简单来讲，就是通过改变电枢两端的电压来改变电机的转速。
就好比你给一个小风扇调速，电压大的时候，风扇转得就快，风呼呼的；电压小呢，风扇就慢悠悠的，风也变得轻柔起来。
电机也是这个理儿，电压变了，电机内部的磁场和电流的相互作用就变了，转速也就跟着变了。
1.2 特点。
这种调速方法的优点那可是相当明显的。
调速范围比较宽，能满足很多不同的工作需求。
就像一个多才多艺的人，啥活都能揽下来。
而且调速的平滑性好，不会出现那种突然快突然慢的情况，就像汽车平稳地加速或者减速一样。
不过呢，它也有点小毛病，需要专门的调压设备，这就好比你要做一道特别的菜，得专门准备特殊的调料一样，增加了成本。
二、改变励磁电流调速。
2.1 原理。
这个方法是从电机的磁场方面入手的。
当我们改变励磁电流的时候，电机的磁场强度就发生了变化。
磁场就像一个无形的手，推动着电机的电枢转动。
磁场一变，这个推动的力量就变了，电机的转速也就跟着改变了。
这就好比在拔河比赛中，两边的力量对比发生了变化，绳子的移动速度也就不一样了。
2.2 特性。
它的优点是设备简单，不需要像改变电枢电压那样复杂的调压设备。
这就像我们做一件事，用简单的工具就能搞定，多省事啊。
而且在一定范围内，转速可以调得比较高。
但是呢，它也有不足之处。
调速范围相对比较小，就像一个人的能力有限，能做的事情范围不是那么广。
而且调速的平滑性也没有改变电枢电压调速那么好，有时候会有点小顿挫，就像走路的时候偶尔会绊一下脚。
三、电枢回路串电阻调速。
3.1 运作原理。
这是一种比较“土”但很实用的方法。
在电枢回路里串上电阻，电流通过电阻的时候就会有电压降，这样就改变了电枢两端的实际电压。
这就好比在一条水流的管道里塞了点东西，水流的速度就变了。
电机里也是，电压变了，转速就跟着变了。
3.2 优缺点。
它的优点是方法简单，成本低。
PWM直流电机调速系统设计
PWM直流电机调速系统设计PWM（脉宽调制）直流电机调速系统设计是通过改变电机输入电压的有效值和频率，以控制电机转速的一种方法。
本文将介绍PWM直流电机调速系统的原理、设计过程和实施步骤。
一、PWM直流电机调速系统原理1.电机：PWM直流电机调速系统使用的电机一般是带有永磁励磁的直流电机，其转速与输入电压成正比。
2.传感器：传感器主要用于检测电机转速和转速反馈。
常用的传感器有霍尔传感器和编码器。
3.控制器：控制器通过接收传感器反馈信号，并与用户输入信号进行比较来调整电机输入电压。
控制器一般包括比较器、计数器、时钟和PWM 发生器。
4.功率电源：功率电源负责提供PWM信号的电源。
PWM直流电机调速系统的工作原理是：先将用户输入转速转化为电压信号，然后通过比较器将输入信号与传感器反馈信号进行比较，再将比较结果输入给计数器，由计数器根据输入信号的边沿通过时钟控制PWM发生器，最后通过功率电源提供PWM信号给电机。
二、PWM直流电机调速系统设计过程1.确定电机类型和参数：根据实际需要确定使用的直流电机类型和技术参数，包括额定电压、额定转速、功率等。
2.选择传感器：根据调速要求选择合适的传感器，常用的有霍尔传感器和编码器。
3.设计控制器：根据电机类型和传感器选择合适的控制器，设计比较器、计数器、时钟和PWM发生器电路，并进行连线连接。
4.设计功率电源：根据控制器和电机的电压和电流要求设计适当的功率电源电路。
5.总结设计参数：总结所选器件和电路的技术参数，确保设计完整。
三、PWM直流电机调速系统实施步骤1.进行电路连线：根据设计图将所选器件和电路进行连线连接，包括控制器、传感器、电机和功率电源。
2.进行参数调整：根据需要进行控制器参数的调整，如比较器的阈值、计数器的初始值等。
3.进行调速测试：连接电源后，通过用户输入信号和传感器反馈信号进行调速测试。
根据测试结果进行参数调整。
4.优化系统性能：根据测试结果优化系统性能，如改进控制器参数、调整电机参数等。
直流电机调速方案设计
直流电机调速方案设计直流电机是将直流电能转换为机械能的电动机。
因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。
下面就随小编一起去阅读直流电机调速方案设计，相信能带给大家帮助。
本文以AT89S51单片机为核心，提出了基于直流电机调速与测速系统的设计方案，然后给出了系统的主电路结构，以及驱动电路设计和系统软件设计。
本方案充分利用了单片机的优点，具有频率高、响应快的特点。
直流电机是工业生产中常用的驱动设备，具有良好的起动、制动性能。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成。
控制系统的硬件部分复杂、功能单一，调试困难。
本方案采用单片机控制系统，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。
P W M简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术，广泛应用在测量、功率控制与变换等许多领域中。
脉宽调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极的偏置，改变晶体管导通时间。
是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。
通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。
因此，PWM又被称为“开关驱动装置”.PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压。
所以通过调节占空比，可以实现调节输出电压无级连续调节。
整个系统由输入电路、PWM调制、测速电路、驱动电路、控制部分及显示等部分组成，PWM调制选用AT89S51单片机通过软件实现频率和占空比的调节。
直流电机调速的设计方案驱动电路用光耦隔离保护电路，控制部分由单片机和外围电路组成，实现各种控制要求，外围电路主要完成对输入信号的采集、操作、对速度进行控制，显示部分采用四位共阳数码管。
直流电机PWM调速系统的设计及应用
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直 流 电机Ｐ ＷＭ调速 系统 的设 计及 应 用 ｝
ｓａ ｉ ｏ ｄ ｔｍｅ ０ ｔ ｔｃ ｖ ｉ ｉ ｒ
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Ｐ ＷＭ调 脉 宽 的方 式 有 三 种 ： 频调 宽 、 宽 调 定 定 频 和调宽 调 频 。采用 定频 调 宽方 式 ， 电动 机 在运 转
ｉｉａｉ （ｏｄ ／ ｎｔ ｌ ｅｖ ｉ）／ ｉ ｚ 初始 化
特 定 的Ｐ ＷＭ信 号 ，然 后 此信 号 经 过放 大 器 与 电动
收 稿 日期 ：Ｏ １ １ — ２ ２ １— ２ ２ 作 者 简 介 ： 启 鹏 （９ ９ ）男 。 ０ ９年 进 入 山东 电力 高 等 专 徐 １８ 一 ， ２０
列被 加到 模拟 负载 上 去 的。 的时候 即是直 流供 电 通 被加 到负 载 上 的时候 ， 的时候 即是 供 电被 断开 的 断 时候 。只要 带宽 足够 ， 何模 拟值 都 可 以使 用Ｐ 任 ＷＭ
一
动 电机 转 动。 这种 方法 具 有调速 精度 高 、 应速 度 快 、 速 范 围宽和 损 耗低 的优 点 ， 且数 字 响 调 而
控 制 系统硬 件 电路 的标 准化 程度 高 ， 以实 现不 同于一 般 线性调 节 的最 优 化 、 可 非线 性 、 能化 智 等控 制规律 。
【 关键词 】 直流电机
单 片机 的控 制方 式是 由软件完 成 的 。 因此 也 就 更 能方便 准确 地 实现 对直 流 电机速 度 的调 节 。 种 一 速度 对应 一个 电压平 均值 ． 个 电压平 均值 对 应 一 一 种 占空 比 。因此 当我们 设 置不 同 的转 速时 。 由单 可 片机来 调 用一 种 占空 比的程序 ， 而使 单 片机 产生 从
时 比较 稳 定 ；并 且 在 采用 单 片 机产 生 Ｐ ＷＭ脉 冲 的 软件 上实 现 比较 方便 。Ｐ ＷＭ软 件实 现有 两种 方 式 ： （ ） 用 定 时器 做 为 脉 宽 控制 的定 时 方 式 ， 一 方 １采 这 式产 生 的脉 冲宽 度极 其精 确 ， 误差 只 在几个 Ｕ 。 ２ Ｓ （） 采用 软件 延 时方 式 ， 这一 方式 在精 度 上不 及第 一 种 方式 ， 别 是在 引入 中断后 ， 特 将有 一定 的误 差 。 是 但 不 占用 定时 器资 源 。本篇 所 用为 第一 种 方式 。
直流电机PWM调速系统的设计与仿真
直流电机PWM调速系统的设计与仿真一、引言直流电机是电力传动中最常用的一种电动机，具有调速范围广、响应快、结构简单等优点。
而PWM（脉宽调制）技术是一种有效的电机调速方法，可以通过改变占空比控制电机的转速。
本文将介绍直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。
二、建模分析1.直流电机的模型直流电机的数学模型包括电动势方程和电机转矩方程。
电动势方程描述电机的输出电动势与供电电压之间的关系，转矩方程描述电机的输出转矩与电机转速之间的关系。
2.PWM调速系统的控制策略PWM调速系统的控制策略主要包括PID控制和模糊控制两种方法。
PID控制是一种经典的控制方法，通过比较实际输出与期望输出，计算出控制量来调整系统。
模糊控制则是一种基于模糊逻辑的控制方法，通过模糊推理，将输入量映射为输出量。
三、电路设计1.电机驱动电路设计电机驱动电路主要由电流传感器、逆变器和滤波器组成。
电流传感器用于测量电机的电流，逆变器将直流电压转换为交流电压，滤波器用于消除电压中的高频噪声。
2.控制电路设计控制电路主要由控制器、比较器和PWM信号发生器组成。
控制器接收电机转速的反馈信号，并与期望转速进行比较，计算出控制量。
比较器将控制量与三角波进行比较，生成PWM信号。
PWM信号发生器将PWM信号转换为对应的脉宽调制信号。
四、仿真实验1.系统建模与参数设置根据直流电机的模型，建立MATLAB/Simulink仿真模型，并根据实际参数设置电机的转矩常数、转矩常数、电机阻抗等参数。
2.控制策略实现使用PID控制和模糊控制两种方法实现PWM调速系统的控制策略。
通过调节控制参数，比较不同控制方法在系统响应速度和稳定性上的差异。
3.仿真实验结果分析通过仿真实验，分析系统的静态误差、动态响应和稳定性等性能指标。
比较不同控制方法的优缺点，选择合适的控制方法。
五、结论本文介绍了直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。
单片机控制PWM的直流电机调速系统的设计
单片机控制PWM的直流电机调速系统的设计PWM（脉宽调制）是一种常用的电压调节技术，可以用来控制直流电机的转速。
在单片机控制PWM的直流电机调速系统中，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面，需要考虑的主要内容有：电机的选择与驱动、电源电压与电流的设计、速度反馈电路的设计。
首先，需要选择合适的直流电机和驱动器。
选择直流电机时需考虑其功率、转速、扭矩等参数，根据实际需求选择合适的电机。
驱动器可以选择采用集成驱动芯片或者离散元件进行设计，通过PWM信号控制电机的速度。
其次，需要设计合适的电源电压与电流供应。
直流电机通常需要较大的电流来实现工作，因此需要设计合适的电源电流，以及保护电路来防止电流过大烧坏电机和电路。
最后，需要设计速度反馈电路来实现闭环控制。
速度反馈电路可以选择采用编码器等传感器来获得转速信息，然后通过反馈控制实现精确的速度调节。
软件设计方面，需要考虑的主要内容有：PWM输出的控制、速度闭环控制算法的实现。
首先，需要编写代码实现PWM输出的控制。
根据具体的单片机型号和开发环境，使用相关的库函数或者寄存器级的编程来实现PWM信号的频率和占空比调节。
其次，需要实现速度闭环控制算法。
根据速度反馈电路获取的速度信息，通过比较目标速度与实际速度之间的差异，调整PWM信号的占空比来实现精确的速度调节。
常用的速度闭环控制算法有PID控制算法等。
最后，需要优化程序的鲁棒性和稳定性。
通过合理的调节PID参数以及增加滤波、抗干扰等功能，提升系统的性能和稳定性。
在实际的设计过程中，需要根据具体的应用需求和单片机性能等因素，进行合理的选择和调整。
同时，还需要通过实验和调试来验证系统的可靠性和稳定性，不断进行优化和改进，以获得较好的调速效果。
电机与电力电子实训课程学习总结直流电机调速系统的设计与实现报告
电机与电力电子实训课程学习总结直流电机调速系统的设计与实现报告在本学期的电机与电力电子实训课程学习中，我主要学习了直流电机调速系统的设计与实现。
通过实际动手操作和理论学习，我对直流电机调速系统的原理和设计方法有了更深入的了解。
本文将对我在学习过程中的收获和实践经验进行总结和归纳。
一、引言随着工业自动化和智能化的发展，直流电机调速系统在工业控制领域中得到了广泛应用。
在本学期的实训课程中，我们团队以直流电机调速系统的设计与实现为主题进行了一系列的实践活动。
本报告旨在总结和记录我在实践中的学习和体验。
二、理论知识部分1.直流电机调速系统的基本原理在学习直流电机调速系统之前，首先需要了解直流电机调速系统的基本原理。
直流电机调速系统通常由电源、电机、调速器和传感器等组成。
其中，调速器根据传感器采集到的信息，通过对电机输入的电压、电流进行调节，实现电机的调速。
2.直流电机调速系统的设计方法在设计直流电机调速系统时，需要考虑到诸多因素，包括所需的转速范围、负载特性、效率要求等。
同时，还需要选择合适的调速器和传感器，并进行合理的电路设计和参数调节。
通过学习和实践，我对直流电机调速系统的设计方法有了更深入的理解。
三、实训过程与实践经验1.实训过程在实训过程中，我们按照实验指导书的要求，逐步进行了直流电机调速系统的设计和实现。
首先，我们通过搭建电路、安装传感器和调试电机等步骤，完成了系统的硬件搭建。
随后，我们使用相应的软件进行参数设置和调试，最终成功实现了直流电机的调速。
2.实践经验通过实践活动，我获得了以下几点实践经验：（1）重视实验前的理论学习：在进行实验之前，我充分学习了相关的理论知识，对直流电机的调速原理、调速器的工作原理等进行了深入的了解。
这为我实验的顺利进行提供了重要的理论支持。
（2）注重团队合作：在实训过程中，我们组建了一个学习小组，共同合作完成实践任务。
通过团队合作，我们相互帮助、相互学习，共同解决问题，提高了实验效率和实践能力。
无刷直流电机调速系统研究与设计
检测出转子的位置 ， 然后 依 照定 子绕 组 决 定 开 启 （ 关 闭） 变 器 中 功 Ｐ 算 法 容 易 出现 较 大 的 超 调 和较 长 的 响 应 时 间 ， 或 逆 Ｉ 因此 速 度 调 节环 采 用 率 晶 体 管 的 顺 序 ， 图 ２中的 Ｖ １Ｖ ３Ｖ ５这 些 称 为 上 臂 功 率 晶 体 参 数 自整 定模 糊 Ｐ 控 制 方法 进 行 调 节 。 图 ４所示 ， 糊 推 理 系统 以 如 Ｔ 、Ｔ 、Ｔ （ Ｉ 如 模 管 ） Ｖ ４ Ｖ ６ Ｖ ２这 些 称 为 下 臂 功 率 晶 体 管 １使 电 流 依 顺 序 流 经 转 速 误 差 ｅ和误 差 变 化 率 ｅ 为 输 入 ． 用 模 糊 推 理 方 法 对 Ｐ 控 制 及 Ｔ 、Ｔ 、Ｔ （ ， ｅ作 采 ｌ
Ｏ 绪 论
无 刷 直 流 电机 （ ｒ ｓ ｌ ｓ ｉ ｃ Ｃ ｒ ｎ ｔｒ Ｂ Ｄ Ｍ） 以 电 子 Ｂ ｕ ｈｅ ｒ ｔ ｕｒ ｔＭｏ — Ｌ Ｃ 是 ｓＤ ｅ ｅ ｏ
ｉ 减 得 到 电流 误 差 ｉ 作 为 电 流 调 节 器 的 输 入 ， 流调 节 器 的输 出 用 相 ， 电
．
并以 Ｔ Ｉ公 司 ＤＳ 芯 片 Ｐ
Ｔ Ｓ２ Ｆ ４７ 为 主控 芯 片设 计 了一 套无 刷 直流 调 速 系 统 。该 系统 具有 结 构 简单 ， 用 性 强 、 Ｍ ３ ０ ２ ０Ａ 适 可靠 性 高 等 特点 ， 有 广 阔 的应 用前 景 。 具 【 关键词】 无刷 直流 电机 ； 自适应模糊 Ｐ 控制： Ｐ Ｔ ３ ０ ２ ０Ａ Ｉ ＤＳ ： ＭＳ２ Ｆ ４７
１ ＢＬ ＤＣＭ 工作 原 理
无 刷 直 流 电 机 实 际 是 个 电动 机 系统 ， 永 磁 同 步 电 机 、 子 线 路 由 电 开 关 和 位置 传 感 器 构 成 。 如 图 １所 示 。
直流电机调速控制和测速系统设计
直流电机调速控制和测速系统设计摘要：直流型的电机得性能在电机结构中有着较好的优势，由于时代的持续进步，与直流电机相关的使用频率也变得更高。
然而，以往的直流电机工作性质与所面临得运转问题息息相关，怎样对转速进行合理管控就变成了直流电机发展和应用期间存在的困难。
而直流电机控制系统的产生，可以较好的处理该方面的情况，不仅能够增强直流电机的平稳程度和精准程度，还可以合理管控直流电机的运行速度，从而达到我国对相关设备的应用标准。
基于此，本文重点分析了直流电机调速控制的方式，进一步对测速系统进行设计，以供相关人员参考。
关键词：直流电机；调速控制；测速系统目前，直流发电机的应用非常广泛，在自动化装备领域中，其内蓄电池内部都配置有相应的直流发电机，保证在断电的情况下起到一定的发电机组的润滑作用。
而直流电动机在启动时，其所用的电流量会增大很多，造成一定的冲击力，这种冲击力会造成一定的影响，比如充电器出现损坏、短路等，这些故障的产生都会使得发电设备无法正常运转。
因此，为了解决我国在有关这方面的控制技术上存在的问题，需要对调速与测速系统进行控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性。
1电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变。
而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。
在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢。
整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。
当脉冲信号输送工作时，另一端会通过开展低电平的模式来进行应用，这时的直流电机会呈现为正转状态，反之亦然。
直流速度环调速系统设计
直流速度环调速系统设计引言直流速度环调速系统是一种常用的控制系统，用于控制直流电机的转速。
本文将详细探讨直流速度环调速系统的设计原理和实现方法，包括系统的组成、传感器选择、控制算法等方面，并给出具体的设计步骤和注意事项。
系统组成直流速度环调速系统由以下几个主要组成部分组成： 1. 电机：直流电机是系统的执行器，通过控制电机的转速来实现调速。
2. 传感器：用于检测电机的实际转速和目标转速。
3. 控制器：根据转速差和控制算法计算出合适的控制信号，控制电机的转速。
4. 电源：为电机和控制器提供稳定的电源。
传感器选择选择合适的传感器对于直流速度环调速系统的性能至关重要。
常用的传感器包括：1. 光电编码器：通过采集光电编码器输出的脉冲信号来测量电机的转速。
光电编码器具有高分辨率和较快的响应速度，适用于高精度的调速系统。
2. 磁编码器：通过采集磁编码器输出的信号来测量电机的转速。
磁编码器具有较高的耐磨性和较宽的工作温度范围，适用于工业环境中的调速系统。
3. 转速传感器：通过测量电机轴上的负载或振动来估算电机的转速。
转速传感器简单且成本较低，适用于一些简单的调速系统。
控制算法直流速度环调速系统常用的控制算法有比例控制、比例积分控制和模糊控制等。
这里我们以比例积分控制（PI控制）为例进行介绍。
PI控制的控制器输出由比例项和积分项组成。
比例项与实际转速误差成正比，用于快速响应系统的变化。
积分项与转速误差的积分成正比，用于消除系统的稳态误差。
控制器输出的计算公式为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t) dt其中，u(t)为控制器的输出，Kp为比例增益，Ki为积分增益，e(t)为实际转速与目标转速之间的误差。
设计步骤设计直流速度环调速系统的步骤如下： 1. 确定系统的性能要求，包括转速范围、精度要求等。
2. 选择合适的传感器，并根据系统要求确定传感器的分辨率和采样频率。
3. 根据传感器的输出信号和目标转速计算出实际转速与目标转速之间的误差。
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由式( 1) 可以画出这个系统的等效框图如图 2( b ) 所示. 它相当于 A ( S ) 和 B ( S ) 两个环节直 接串联起来构成反馈系统 , 而在信号输入端加一个环节 1 . 根据这个原理电流环可以改 B(S)
K0 画成如图 3 所示的形式. 时间常数环节 和 可以合在一起写成 1 + T FiS 1+ T 0 S 33
上式说明电流环变成等效的惯性环节后 , 它的等效时间常数 T ei = 4T ∀i , 而它的放大系数为 1 . 由于 T ∀i 之值通常只有 3 ~ 5 ms , 所以电流环的等效时间常数 T ei 之值一般是在 10 ~ 20
ms 之间 , 与机电时间常数相比它仍然可以看作是一个小时间常数的惯性环节 . 于是电机的 整个调速系统就可以简化成一个简单的速度环, 其框图结构如图 6( ) 所示 . 2. 2 速度环的优化处理 速度环 ( 即外环 ) 的处理方法和电流环 ( 即内环 ) 类似 , 因而可 以把图 6( ) 变换成图 6( b ) 所示的形式. 如果把两个小时间常数的惯性环节合在一起 , 即认为 1 式中 # 1 # ∀ 1+ T ei s 1+ T en s # 1 1 + T ens ( 7)
一个惯性环节
图2
框图的变换
图3
电流环的等效框图
图4
电流环的简化等效框图
i
如果选择调节器的参数, 使其积分时间常数 将变为 34
正好等于 T , 那么系统的开环传递函数
W0 ( s ) = K i 式中 K = K i # K # K 0 # .
1+
i
i
s
s
#
K K0 # = K 1 + T s 1 + T ∀i s
图1
直流电机调速系统框图
1. 1
电流环的组成 K 电流环由四个环节组成: 其中 代表电枢回路, 是一个惯性环节, T 为电枢回路 1+ T S
[ 收稿日期 ] 2002- 03- 04 [ 作者简介 ] 王华强 ( 1948- ) , 男 , 湖北荆门人 , 荆门职业技术学院机电系副教授 .
32
的电磁时间常数 , K 是此环节的放大系数 . 由于电枢回路中有平波电抗器 L 存在 , T 之值 比较大, 一般有几十甚至上百毫秒. 环节 K0 代表整流桥, K 0 是它的电压放大倍数 , 而 1 + T0S
电枢回路 ( 包括平波电抗器) 总电阻 R = 0. 055 ∋ , 总电感 L = 2 mH , 系统机电时间常数 Tm = 0. 098 s . 由三相 380 V 交流电源经桥式全控整流电路供电 , 整流桥电压放大倍数 K 0 = 82. 5, 电流反馈和速度反馈滤波环节时间常数分别为 T Fi = 1 ms , T Fn = 10 ms , 若电机最大 电流被限定在 150% I N , 此时电流反馈电压为 10 V , 电机额定速度下运行时的速度反馈电压 也是 10 V. 试设计优化的双闭环直流调速系统, 其中电流环按二阶优化设计, 而速度环按三 阶优化考虑. 解: 1. 系统各环节参数计算 ( 1) 直流电机参数计算 1 1 ( a) K = = = 18. 181 ∋ R 0. 055 ( b) T = ( c ) Ce& =
n
应满足
n
= 4T en = 4( T ei + T Fn ) . 而它的放大系数 K n 应为 Kn = Ti Tm = # 2# Kx 2T en # Ce& R ( 8)
在速度环的输入端也需要加一等效传递函数为 节器输入端的滤波环节的时间常数 T A 应为
1 的缓冲环节. 由此可以确定速度调 1+ 4T ens
要 ] 本文在 电子调节器优化 分析的基础上 , 全面讨 论了直流电机调速系统的工程设计方法 , 为
电机调速系统优化设计提供了理论依据 . [ 关键词 ] 直流电机 ; 调速系统 ; 设计 ; 优化处理 [ 中图分类号 ] TM302 [ 文 献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1008- 4657( 2002) 03- 0032- 008
i
1 + TFi s 这个缓冲环节的作用在于一方面用来补偿图 3 中等效环节 , 另一方面对输入信号加 一缓冲作用 1 , 以防止动态过程中出现过大的超调量, 使系统实现优化. 所以这个滤 1 + 4T ∀i s 1 1 1 # . 在实用上常用一个等效的惯性环节 1+ 4 T ∀i s 1 + T Fi s 1 + T Bs
i
= T ,则 Ki = T 2K ∃ 0 % ∀i ( 4)
当电流调节器的参数按上述原则选取时 , 电流环就具有二阶优化的特性. 当然闭环前面的等 1 + T Fi s 1 效环节 ( 见图 3) 还应另外在输入端加一适当滤波环节 1 + T s 来补偿 . Fi 如果希望把电流环节设计成三阶优化系统, 那么调节器的时间常数 小, 根据优化的条件
1 和一个速度反馈环节 , 其中 1+ T B S 1+ T FnS
TFn 为速度反馈回路的滤波时间常数,
R 为速度反馈系数. 环节 代表电机 ( 包括轴上 C e !Tm S
机械负载 ) 转动部分的惯性( 即惯性环节) , 其中 R 是它的等效电阻 , Ce 为电机的电势常数, Tm 是电机的机电时 间常数 . 在 速度 环的 输入端 往往 还加 有一 个给定 缓冲 ( 滤波 ) 环 节 1 , 其目的在于减少当给定突变时转速调节过程中可能出现的转速超调量 , T 为本环 A 1+ TA S 节中的滤波时间常数 . 如若转速给定信号不是直接输入速度调节器, 而是通过一个给定积分 器输入到速度调节器 , 则速度调节器的输入不会发生阶跃突变, 在这种情况下缓冲环节可以 省略 . 2 调速系统设计的优化处理 2. 1 电流环的优化处理 从图 1 中可以知道, 电流调节环不是一个简单的直接反馈系统 , 而是在反馈回路中有一 个惯性环节 . 为了分析方便起见, 首先得把这个非直接反馈系统转化为直接反馈系 1 + T Fi S 统. 非直接反馈系统框图如图 2( a ) 所示, 它的闭环传递函数为 A(S) 1 A ( S ) B ( S) W ( S ) = 1 + A ( S ) B ( S ) = B ( S ) # 1+ A ( S ) B ( S ) ( 1)
第 17 卷第 3 期 Vol. 17 No. 3
荆门职业技术学院学报 Journal of Jingmen Vocational Technical College
2002 年 5 月 M ay 2002
直流电机调速系统的工程设计方法的探讨
王华强
( 荆门职业技术学院 机 电系 , 湖北 荆门 [摘 448000)
i
1 s # ( 1+ T ∀i s )
( 3)
式( 3) 说明在系统中由于用比例积分环节补偿了惯性环节
1 , 系统变得相当于只 1+ T s
有一个积分环节和一个小时间常数的惯性环节相串联 . 这就构成了一个典型的二阶系统 . 如 果根据 i = 2K # = 2 ∃ % ∀i ( 式中 # 为惯性环节的时间常数, K 为系统的放大系数 ) 选取调节 器的放大倍数, 并考虑到
t T
) 和 x0
K t , 二者的变化曲线如图 5 所示. 将大惯性环节当作 T
积分环节处理, 这实际上是把惯性环节的过渡函数用 它在 t = 0 处的切线来代替 , 这两者之间的误差是随时 间 t 而增加的, 如系统的过渡过程时间小于 T , 那么惯 4
性环节当作积分环节处理 , 其误差不大, 可以认为基本 相等. 三阶优化系统的调节时间 tT = 13. 3T ∀i . 如果这 个时间小 于 T , 即当 T 4 % 50T ∀i 时 , 把大惯 性环 节
1 + TFi S
#
K0 K0 K0 ∀ ∀ 1 + T 0S 1+ ( T Fi + T 0 ) S 1+ T i S
i
( 2)
式中略去了小时间常数的高次项, 而用等效时间常数 T T
i
代表回路中各小时间常数之和 , 即
K = T Fi + T 0 . 于是系统又可简化成如图 4 所示的形式 . 这时环内有一个惯性环节 , 1+ T S K0 1+ i S 和一个 PI 调节器 K i ( ). 1+ T ∃ i S iS
T 0 为整流桥的等效时间常数 . 由于可控整流桥在一个晶闸管触发后到另一个晶闸管触发之 间有一个失控期 , 在这个失控期内整流桥对控制信号不能即时响应, 因而会出现时间上的滞 后现象, 近似的可用一个小时间常数 T 0 来表征 . 对于全控整流桥而言, 平均滞后时间 T 0 ∀ 2 ms ; 而对于半控桥一般取 T 0 ∀ 4 ms 左右 . 环节 为电流反馈回路的传递函数 , 为电 1 + T Fi S 流反馈系数, T Fi 为此回路的滤波时间常数. 一般说来这个时间常数也是选得很小的 , 通常只 有几毫秒. 环节 K i 1( 1 + TFns ) ∀ 1+ 4T ens 或 36 T A ∀ TFn + 4T en ∀ 4T ei + 5TFn ( 9)
图6
速度环的框图
3
直流电机调速系统工程设计举例 有一台直流电机, 其额定值为 P N = 150 kW , nN = 950 r mi n , UN = 440 V, I N = 350 A ,
波缓冲环节的传递函数应为
1 来代替, 即认为 1 = , 其中 T B = 4T ∀i + T Fi . 在加了这个滤波缓冲 1 + T B s ( 1 + 4T ∀i s ) ( 1+ TFi s ) 环节以后 , 整个电流环( 包括缓冲环节) 的传递函数将变为 W ( s) = 1 + 4T Fi s 1 + 4T ∀i s 1 # # 2 2 3 3 ( 1+ T ∀i ) ( 1+ T Fi s ) 1 + 4T ∀i s + 8T ∀i s + 8T ∀i s ∀ 1# 1 1 = 1 # 1 + 4T ∀i s 1+ T ei s ( 6)