双闭环调速系统课程设计

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双闭环(电流环、转速环)调速系统

摘要

此设计利用晶闸管、二极管等器件设计了一个转速、电流双闭环直流晶闸管调速系统。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。并通过Simulink进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。

关键词：双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器，Simulink

1设计意义 (3)

2主电路设计 (4)

2.1设计任务 (4)

2.2电路设计及分析 (4)

2.2.1电流调节器 (5)

2.2.2转速调节器 (6)

2.3电路设计及分析 (7)

2.4电流调节器设计 (7)

2.4.1电流环简化 (8)

2.4.2电流调节器设计 (8)

2.4.3电流调节器参数计算 (9)

2.4.4电流调节器的实现 (10)

2.5转速调节器设计 (11)

2.5.1电流环等效传递函数 (11)

2.5.2转速调节器结构选择 (12)

2.5.3转速调节器参数计算 (13)

2.5.4转速调节器的实现 (14)

3系统参数计算和电气图 (15)

3.1电流调节器参数计算 (15)

3.2转速调节器参数计算 (15)

双闭环直流调速系统的设计

双闭环直流调速系统设计

一、系统组成与数学建模

1）系统组成

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图所示。

图中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。

这就形成了转速、电流双闭环调速系统。

为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用P I 调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压U c为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。

）数学建模

图中W ASR(s)和W ACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI

调节器，则有

s K s W i i i

ACR 1

)(ττ+= s

s K s W n n n

ASR 1

)(ττ+=

二、设计方法

采用工程设计法 1、设计方法的原则：（1）概念清楚、易懂；（2）计算公式简明、好记；

双闭环直流调速系统的动态结构图

（3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向；（4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式；（5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。 2、工程设计方法的基本思路:

（1）选择调节器结构,使系统典型化并满足稳定和稳态精度。（2）设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。一般来说，许多控制系统的开环传递函数都可表示为

双闭环直流调速系统ACR设计

双闭环直流调速系统（ACR）是一种使用两个反馈环来控制直流电机

转速的系统。其中一个环，被称为速度环（内环），用来控制电机的速度；另一个环，被称为电流环（外环），用来控制电机的电流。ACR系统能够

提供更精确的转速控制，同时能够保护电机免受过流和过载的损坏。

ACR系统的设计首先需要确定控制器的参数。其中，内环控制器的参

数包括比例增益（Kp）和积分时间（Ti）；外环控制器的参数包括比例增

益（Kp）和积分时间（Ti）。这些参数需要根据实际系统的需求来选择，

可以通过试验和调整来获得最佳参数。

在内环控制器中，比例增益决定了速度误差与输出调节器输入信号之

间的比例关系，即输出调节器的输出值与速度误差的乘积。积分时间决定

了对速度误差的积分时间长度，即速度误差累计值。

在外环控制器中，比例增益决定了电流误差与输出调节器输入信号之

间的比例关系，即输出调节器的输出值与电流误差的乘积。积分时间决定

了对电流误差的积分时间长度，即电流误差累计值。

ACR系统的设计还需要确定速度传感器和电流传感器的类型和位置。

速度传感器用于测量电机的转速，可以选择编码器、霍尔传感器等；电流

传感器用于测量电机的电流，可以选择霍尔传感器、感应电流传感器等。

这些传感器需要合理安装在电机上，以确保准确测量电机的转速和电流。

在系统工作时，ACR系统通过测量电机的转速和电流，并与设定值进

行比较，计算得到速度误差和电流误差。然后，内环控制器根据速度误差

来产生控制信号，控制电机的速度接近设定值；外环控制器根据电流误差

来产生控制信号，控制电机的电流接近设定值。这些控制信号通过功率放大器输出到电机，实现对电机速度和电流的控制。

双闭环直流调速系统设计

运动控制系统仿真课程设计

班级：xxxxx

姓名：xxx

学号：xxxxx

双闭环直流调速系统的设计

1 系统方案选择与总体结构设计

调速方案的优劣直接关系到系统调速的质量。根据电机的型号及参数选择最优方案，以确保系统能够正常，稳定地运行。本系统采用直流双闭环调速系统，使系统达到稳态无静差，调速范围0-1500r/min, 电流过载倍数为1.5 倍，速度控制精度为0.1%（额定转速时）。

2 系统控制对象的确定

本次设计选用直流电动机的额定参数直流电动机的额定参数电动机供电方案选择

变电压调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。旋转变流机组简称G-M系统，用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。用静止的可控整流器，例如，晶闸管可控整流器，以获得可调直流静止可控整流器又称V-M 系电压。通过调节触发装置GT 的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变

Ud，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。直流斩波器和脉宽调制交换器采用

PWM，用恒定直流或不可控整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变的平均电压。与V—M系统相比，PWM系统在很多方面有较大的优越性：

一、主电路线路简单，需要的功率器件少；

二、开端频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较

小：

三、低速性能好，稳速精度该，调速范围宽，可达1：10000 左

双闭环直流调速系统

一、课程设计大纲

课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不仅起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，还将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。通过课程设计，学生将进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程的知识。

二、课程设计任务书

该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D10），系统在工作范围内能稳定工作。

动态性能指标：转速超调量n8，电流超调量i5，动态速降n810，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts1s。

说明机械负载对调速系统的基本要求（调速、稳速、加减速控制）。

推导该系统的机械特性方程并进行静特性分析（画出稳态结构框图）。

利用开环频率特性进行校正（在对数坐标纸上画图），使系统满足性能指标要求。

课程设计内容仿真：利用MATLAB进行系统校正仿真，编写仿真

程序，在课程设计说明书中附仿真曲线图。

三、摘要

本文介绍了双闭环直流调速系统的设计与分析。该系统通过引入转速负反馈和电流负反馈，分别调节转速和电流，以满足对系统动态性能的较高要求。在起动过程中，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值。稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。双闭环直流调速系统具有无静差、良好的稳态精度和快速性，被广泛应用于对动态性能要求较高的领域。本文还通过Matlab对系统进行了数学建模和仿真，以分析其特性。

四、系统技术数据及要求

双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告

一、系统结构设计

双闭环直流调速系统由两个闭环控制组成，分别是速度子环和电流子环。速度子环负责监测电机的转速，并根据设定值与实际转速的误差，输

出电流指令给电流子环。电流子环负责监测电机的电流，并根据电流指令

与实际电流的误差，输出电压指令给电机驱动器，实现对电机转速的精确

控制。

二、参数选择

在进行双闭环直流调速系统的设计之前，需选择合适的控制参数。根

据实际的电机参数和转速要求，确定速度环和电流环的比例增益和积分时

间常数等参数。同时，还需根据电机的动态特性和负载特性，选取合适的

速度和电流传感器。

三、控制策略

速度子环采用PID控制器，通过计算速度误差、积分误差和微分误差，生成电流指令，并传递给电流子环。电流子环也采用PID控制器，通过计

算电流误差、积分误差和微分误差，生成电压指令，并输出给电机驱动器。

四、仿真实验

为了验证双闭环直流调速系统的性能，进行了仿真实验。首先，通过Matlab/Simulink建立双闭环直流调速系统的模型，并设置不同转速和负

载条件，对系统进行仿真。然后，通过调整控制参数，观察系统响应速度、稳定性和抗干扰性等指标的变化。

五、仿真结果分析

根据仿真实验的结果可以看出，双闭环直流调速系统能够实现对电机

转速的精确控制。当系统负载发生变化时，速度子环能够快速调整电流指令，使电机转速保持稳定。同时，电流子环能够根据速度子环的电流指令，快速调整电压指令，以满足实际转速的要求。此外，通过调整控制参数，

可以改善系统的响应速度和稳定性。

六、总结

双闭环直流调速系统是一种高精度的电机调速方案，通过双重反馈控

双闭环直流调速系统设计

1.电机数学模型的建立

首先要建立电机的数学模型，这是设计双闭环直流调速系统的基础。

根据电机的参数和运动方程，可以得到电机的数学模型，一般为一组耦合

的非线性微分方程。

2.速度内环设计

速度内环负责实现期望速度的跟踪控制。常用的设计方法是采用比例

-积分(PID)控制器。PID控制器的输出是速度的修正量，通过与期望速度

相减得到速度误差，然后根据PID算法计算控制器输出。PID控制器的参

数调节是一个关键问题，可以通过试探法、经验法或优化算法等方法进行

调节，以实现最佳的速度跟踪性能。

3.电流外环设计

电流外环的作用是保证电机的电流输出与速度内环控制输出的一致性。一般采用PI调节器进行设计。PI调节器的参数通过试探法、经验法或优

化算法等方法进行调节，以实现电流输出的稳定性。

4.稳定性分析与系统稳定控制

设计好速度内环和电流外环后，需要对系统的稳定性进行分析。稳定

性分析可以通过线性化方法、根轨迹法、频率响应法等方法进行。分析得

到系统的自然频率、阻尼比等参数后，可以根据稳定性准则进行系统稳定

控制。常用的控制方法包括模型预测控制、广义预测控制、滑模控制等。

5.鲁棒性设计

在双闭环直流调速系统设计中，鲁棒性是一个重要的指标。通过引入鲁棒性设计方法，可以提高系统对参数扰动和外部干扰的抑制能力。常用的鲁棒性设计方法包括H∞控制、μ合成控制等。

以上是双闭环直流调速系统设计的一般步骤，具体的设计过程可能因实际应用和控制要求的不同而有所差异。设计双闭环直流调速系统需要深入了解电机的特性和系统的控制需求，综合运用控制理论和工程方法，通过模拟仿真和实验验证来不断调整和优化控制参数，以实现系统的高性能调速控制。

双闭环直流调速系统课程设计

目录 (1)

第一章双闭环调速系统的组成 (2)

第一节系统电路原理图 (2)

第二节系统的稳态结构图 (3)

第三节系统的动态结构图 (6)

第二章双闭环系统调节器的设计 (9)

第一节电流调节器的设计 (10)

第二节转速调节器的设计 (14)

第三节转速超调的抑制——转速微分负反馈 (18)

第三章系统的仿真 (20)

总结 (23)

参考文献 (24)

第一章双闭环调速系统的组成

第一节系统电路原理图

转速、电流双闭环调速系统的原理图如图1-1所示，图中两个调节器ASR 和ACR 分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。电流环在内，称之为内环；转速环在外，称之为外环。

为了获得良好的静、动态特性，双闭环调速系统的两个调节器都采用PI 调节器，其原理图如图所示。在图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们都是按照触发装置GT 的控制电压U ct 为正电压的情况标出的，并

考虑到运算放大器的倒相作用。两个调节器输出都带有限幅，ASR 的输出限幅什im U 决定了电流调节器ACR 的给定电压最大值im U ，对就电机的最大电流；电流调节器ACR 输出限幅电压cm U 限制了整流器输出最大电压值，限最小触发角α。

图1-1双闭环直流调速系统电路原理

第二节系统的稳态结构图

转速电流双闭环调速系统的稳态结构图如图1-2所示，PI调节器的稳态特性一般存在两种状况：饱和—输出达到限幅值，不饱和—输出未达到限幅值。当调节器饱和时，输出为恒值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；换句话说，饱和的调节器暂时隔断了输入与输出的联系，相当于使该调节器开环。当调节器不饱和时，PI作用使输入偏差电压ΔU在稳定时总是零。

双闭环不可逆直流调速系统课程设计(matlab仿真设计)49534

双闭环晶闸管不可逆直流调速系统

许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，使用非常广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。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。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上和负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。

按电机的类型不同,电气传动又分交流调速和直流调速。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的使用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。另一方面，

转速电流双闭环直流调速系统设计

一、引言

直流调速系统是控制直流电机转速的一种常用方法。在实际应用中，为了提高系统性能，通常采用双闭环控制结构，即转速环和电流环。转速环用于控制电机转速，电流环用于控制电机电流。本文将对转速、电流双闭环直流调速系统进行详细设计。

二、转速环设计

转速环的主要功能是通过控制电机的转矩来实现对转速的精确控制。转速环设计步骤如下：

1.系统建模：根据电机的特性曲线和转矩方程，建立电机数学模型。通常采用转速-电压模型，即Tm=Kt*Ua-Kv*w。

2.设计转速环控制器：选择适当的控制器类型和参数，比如PID控制器。根据电机数学模型，可以使用根轨迹法、频域法等进行控制器参数设计。确定控制器增益Kp、Ki和Kd。

3.闭环仿真：使用仿真软件，进行闭环仿真，验证控制器的性能。

4.实际系统调试：将设计好的转速环控制器实施到实际系统中，进行调试和优化。根据实际情况对控制器参数进行微调。

三、电流环设计

电流环的主要功能是控制电机的电流，以确保电机输出的转矩能够满足转速环的要求。电流环设计步骤如下：

1.系统建模：根据电机的特性曲线和电流方程，建立电机数学模型。通常采用电流-电压模型，即Ia=(Ua-R*Ia-Ke*w)/L。

2.设计电流环控制器：选择适当的控制器类型和参数，比如PID控制器。根据电机数学模型，可以使用根轨迹法、频域法等进行控制器参数设计。确定控制器增益Kp、Ki和Kd。

3.闭环仿真：使用仿真软件，进行闭环仿真，验证控制器的性能。

4.实际系统调试：将设计好的电流环控制器实施到实际系统中，进行调试和优化。根据实际情况对控制器参数进行微调。

vm双闭环直流调速系统课程设计

vm双闭环直流调速系统课程设计VM双闭环直流调速系统课程设计

一、课程设计目的：

通过设计一个VM双闭环直流调速系统，使学生掌握直流调速的基本原理和方法，培养学生的实际动手能力和综合应用能力。

二、课程设计内容：

1.系统结构设计：

1.1.采用PMDC直流电动机作为执行器件；

1.2.采用电流环和速度环两级闭环控制；

1.3.设计合适的控制策略和参数。

2.软件仿真设计：

2.1.利用Matlab/Simulink软件进行系统的建模和仿真；

2.2.设计合适的输入信号，验证系统的性能和稳定性。

3.硬件实现设计：

3.1.确定硬件平台和控制器；

3.2.设计电路连接和传感器接口；

3.3.编写控制程序，实现电流环和速度环闭环控制。

4.系统测试与分析：

4.1.对设计的系统进行功能测试和性能测试；

4.2.分析系统的闭环响应特性和稳定性。

三、课程设计步骤：

1.系统结构设计：

1.1.确定电机参数和系统要求，选择合适的电机型号；1.

2.设计电流环和速度环的控制策略和参数。

2.软件仿真设计：

2.1.建立系统的数学模型，包括电机模型和控制器模型；2.2.设计合适的输入信号，进行系统的仿真；

2.3.分析仿真结果，验证系统的性能和稳定性。

3.硬件实现设计：

3.1.确定硬件平台和控制器，选择合适的开发板和控制器；3.2.连接电路和传感器，编写控制程序；

3.3.进行电流环和速度环闭环控制实验。

4.系统测试与分析：

4.1.对设计的系统进行功能测试和性能测试，记录实验数据；

4.2.分析实验数据，比较实际测量值与仿真结果，评估系统的性能和稳定性。

双闭环不可逆直流调速系统

前言 ............................................................................ 错误!未定义书签。第1章双闭环直流调速系统的组成和工作原理 .. (4)

1.1双闭环直流调速系统的组成 (5)

第2章主电路各器件的选择和计算 (6)

2.1 给定器G的参数设计 (6)

2.2 变压器参数计算 (7)

2.3 晶闸管参数计算： (7)

2.4 平波电抗器参数设计 (8)

第3章双闭环调速系统调节器的设计 (9)

3.1 电流调节器的设计 (10)

3.1.1 确定时间常数 (11)

3.1.2电流调节器设计 (11)

3.1.3 检验近似条件 (12)

3.1.4 计算调节器电阻和电容 (13)

3.2 转速调节器的设计 (13)

3.2.1 电流环的等效闭环传递函数 (14)

3.2.2 转速调节时间常数的确定 (14)

3.2.3 选择转速调节器结构 (15)

3.2.4 检验近似条件 (16)

3.2.5 计算调节器电阻和电容 (17)

3.2.6 校核转速超调量 (17)

第4章驱动及触发电路设计 (17)

4.1 驱动电路设计 (18)

4.1.1 触发装置GT和I组脉冲放大器AP1 (18)

4.1.2 零速封锁器DZS (18)

4.1.3 速度变换器FBS (18)

4.2 保护电路设计 (19)

4.2.1 电流反馈与过流保护 (19)

4.2.2 过电压保护 (21)

设计心得 (23)

参考文献 (25)

附图：电路总电气图 (28)

直流双闭环调速系统设计与仿真

一、直流双闭环调速系统的基本原理

电流环用于控制电机的电流，通过测量电机的电流反馈信号与给定的电流信号进行比较，得到误差信号，然后经过PID控制器计算控制信号，最后通过逆变器输出给电机控制电流。

二、直流双闭环调速系统的设计

1.确定系统参数：包括电机的转矩常数，转矩惯量，电感，电阻等参数。

2.设计速度环控制器：根据转速信号和转速误差信号，设计速度环控制器的传递函数。可以选择PID控制器，也可以选择其他类型的控制器。

3.设计电流环控制器：根据电流信号和电流误差信号，设计电流环控制器的传递函数。同样可以选择PID控制器或其他类型的控制器。

4.进行系统仿真：将设计好的速度环和电流环控制器加入电机模型，进行系统仿真。通过调整控制器参数，观察系统的响应特性，可以优化系统性能。

5.调整控制参数：根据仿真结果，调整控制器的参数，使系统响应更加快速、稳定。

三、直流双闭环调速系统的仿真

1.定义系统模型：建立直流电机的状态方程，包括速度环和电流环的动态方程。

2.设定系统初始条件和输入信号：设置电机的初始状态和给定的转速

信号以及电流信号。

3.选择控制器类型和参数：根据设计要求，选择控制器类型和参数。

可以选择PID控制器，并根据调试经验选择合适的参数。

4.搭建控制系统模型：将速度环和电流环的控制器模型和电机模型连

接在一起，构建闭环控制系统模型。

5.进行系统仿真：利用MATLAB或其他仿真软件进行系统仿真，根据

给定的转速信号和电流信号，观察系统的响应特性。

四、直流双闭环调速系统的优化

直流电动机双闭环调速系统课程设计

一、引言

直流电动机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产和日常生活中。在实际应用中，为了满足不同的工作要求，需要对电动机进行调速。传统的电动机调速方法是通过改变电源电压或者改变电动机的极数来实现，但这种方法存在调速范围小、调速精度低、调速响应慢等问题。因此，现代工业中普遍采用电子调速技术，其中双闭环调速系统是一种常用的调速方案。

二、直流电动机双闭环调速系统的原理

直流电动机双闭环调速系统由速度环和电流环组成。速度环是通过测量电动机转速来控制电动机的转速，电流环是通过测量电动机电流来控制电动机的负载。两个环路相互独立，但又相互联系，通过PID控制器对两个环路进行控制，实现电动机的精确调速。

三、直流电动机双闭环调速系统的设计

1.硬件设计

硬件设计包括电源模块、电机驱动模块、信号采集模块和控制模块。其中电源模块提供电源，电机驱动模块将电源转换为电机驱动信号，信号采集模块采集电机转速和电流信号，控制模块根据采集到的信

号进行PID控制。

2.软件设计

软件设计包括PID控制器设计和程序编写。PID控制器是直流电动机双闭环调速系统的核心，其作用是根据采集到的信号计算出控制量，控制电机的转速和负载。程序编写是将PID控制器的计算结果转换为电机驱动信号，实现电机的精确调速。

四、直流电动机双闭环调速系统的实现

1.电路连接

将电源模块、电机驱动模块、信号采集模块和控制模块按照设计要求连接起来。

2.参数设置

根据电机的参数和工作要求，设置PID控制器的参数，包括比例系数、积分系数和微分系数等。

双闭环PWM调速课程设计完整版

《交直流调速》课程设计

设计题目双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计所在系信息与机电工程系

姓名林超

学号 116711010 任课老师郑金辉

专业年级电气工程及其自动化2011级

2014年12 月 1日

交直流调速课程设计任务书 (1)

1题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计 (1)

2设计目的 (1)

3系统方案的确定 (1)

4设计任务 (1)

5课程设计报告的要求： (2)

6结束语 (2)

直流调速课程设计说明书 (3)

1 方案设计 (3)

1.1选择双闭环调速系统的理由 (3)

1.2选择PWM控制系统的理由 (5)

1.3选择IGBT的H桥型主电路的理由 (5)

1.4方案选定 (5)

1.5双闭环可逆直流脉宽调速系统的原理 (6)

2 主电路结构的设计 (6)

2.1PWM变换器介绍 (6)

2.2桥式可逆PWM变换器的工作原理 (7)

2.3H型主电路的波形分析 (7)

2.4泵升电路 (9)

2.6双闭环系统的稳态结构图 (11)

2.7双闭环直流调速系统的动态结构图 (12)

2.9双闭环直流PWM调速系统的硬件结构图 (12)

3 参数设计 (13)

3.1整流变压器的选择 (13)

3.2IGBT管的参数 (14)

3.3缓冲电路的参数 (14)

3.4整流二极管的参数 (14)

3.5泵升电路参数 (15)

4 系统控制电路的设计 (15)

4.1PWM信号控制器 (15)

4.1.1 SG3525芯片的说明 (15)

4.1.2 SG3525芯片各部分功能 (16)

4.2驱动电路选用 (17)

4.2.1 UAA4002驱动电路的特点 (17)

双闭环直流调速系统设计及仿真

———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期：

1绪论

直流调速是现代电力拖动自动控制系统中开展较早的技术。在20世纪60年代，随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速开展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢送。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反响控制理论根底上的直流调速原理也是交流调速控制的根底[1]。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但根本控制原理有其共性。

对于那些在实际调试过程中存在很大风险或实验费用昂贵的系统，一般不允许对设计好的系统直接进展实验。然而没有经过实验研究是不能将设计好的系统直接放到生产实际中去的。因此就必须对其进展模拟实验研究。当然有些情况下可以构造一套物理装置进展实验，但这种方法十分费时而且费用又高，而且在有的情况下物理模拟几乎是不可能的。近年来随着计算机的迅速开展，采用计算机对控制系统进展数学仿真的方法已被人们采纳。

但是长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法。以使系统模型等为计算机所承受，然后再编制成计算机程序，并在计算机上运行。因此产生了各种仿真算法和仿真软件[2]。