第4章 4.2 PWM可逆调速系统

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可逆直流PWM调速系统

引言自从全控型电力电子器件问世以后就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM调速系统。

直流电动机的PWM调速原理，为了获得可调的直流电压，利用电力电子器件的完全可控性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成可变大小和极性的直流电压作为电动机的电枢端电压，实现系统的平滑调速，这种调速系统就称为直流脉宽调速系统。

脉宽调制的基本原理，脉宽调制（Pulse Width Modulation），是利用电力电子开关器件的导通与关断，将直流电压变成连续的直流脉冲序列，并通过控制脉冲的宽度或周期达到变压的目的。

所采用的电力电子器件都为全控型器件，如电力晶体管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。

通常PWM变换器是用定频调宽来达到调压的目的 PWM 变换器调压与晶闸管相控调压相比有许多优点，如需要的滤波装置很小甚至只利用电枢电感已经足够，不需要外加滤波装置；电动机的损耗和发热较小、动态响应快、开关频率高、控制线路简单等。

PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压. PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压. 所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节. PWM信号是一个矩形的方波，他的脉冲宽度可以任意改变，改变其脉冲宽度控制控制回路输出电压高低或者做功时间的长短，实现无级调速。

1 系统概述1.1 系统构成本系统主要有信号发生电路、PWM 速度控制电路、电机驱动电路等几部分组成。

pwm调速系统工作原理

pwm调速系统工作原理PWM调速系统工作原理一、引言PWM调速系统是一种常见的电子调速方式，广泛应用于各种电机驱动系统中。

本文将详细介绍PWM调速系统的工作原理，并逐步解释其工作过程。

二、PWM调速系统的基本原理PWM全称为脉宽调制（Pulse Width Modulation），是一种通过改变电源输入信号的脉冲宽度来实现调速的方法。

它利用开启和关闭开关设备的不同时间比例，来达到通过控制平均输出电压的目的。

三、PWM调速系统的组成部分PWM调速系统主要由以下几个组成部分构成：1. 控制信号产生器：用于产生调速的控制信号。

常见的控制信号可以是脉冲信号或直流电压信号。

2. 比较器：将控制信号与参考信号进行比较，并输出PWM信号。

3. 开关驱动器：根据PWM信号的变化，控制开关管件的开启和关闭，实现电源输入信号的调制。

4. 输出滤波电路：用于对调制后的电源输入信号进行滤波，以得到平均输出电压。

四、PWM调速系统的工作过程下面将逐步解释PWM调速系统的工作过程：1. 控制信号产生器产生调速的控制信号。

2. 控制信号与参考信号经过比较器进行比较。

3. 比较器输出PWM信号。

4. 开关驱动器根据PWM信号的变化，控制开关管件的开启和关闭。

4.1 当PWM信号为高电平时，开关管件关闭，电源输入信号通路断开。

4.2 当PWM信号为低电平时，开关管件开启，电源输入信号通路连接。

5. 开关管件的开启和关闭导致电源输入信号的周期性变化，同时也导致输出电压的周期性变化。

6. 输出滤波电路对周期性变化的输出电压进行滤波，以得到平均输出电压。

五、PWM调速系统的优势PWM调速系统具有以下几个优势：1. 调速范围广：通过改变PWM信号的脉冲宽度，可以实现广泛的调速范围。

2. 控制精度高：PWM调速系统可以根据需要调整脉冲宽度，从而精确控制输出电压。

3. 效率高：PWM调速系统采用开关管件进行调制，具有能量损耗小、效率高的特点。

直流电机PWM可逆调速系统设计

直流电机PWM可逆调速系统设计旋转电机的形式主要有三种：直流电机、异步电机、同步电机。

其中，直流电机由于具有较为完善的启动性能和宽广平滑的调速特性在生产和生活的各个领域得到广泛的应用。

本文对直流电机的调速方法进行了分析，重点对PWM控制的直流电机调速系统进行了设计。

标签：直流电机；PWM；调速0 引言直流电机是形成最早的一种电机形式，广泛应用于交运、航天、自动化等各种领域中。

早期的直流电机控制系统由各种非线性电子电路组成，结构复杂、功能单一，限制了其应用。

随着电力电子技术的发展和进步，脉冲宽度调制技术（Pulse-Width Modulation，简称PWM）逐渐成熟，在很大程度上带动了直流电机的发展。

PWM的主要原理是通过控制半导体器件的通断来产生一系列幅度相同、宽度不等的矩形波，根据等面积定则可以通过控制这些矩形波的宽度来模拟各种形式的信号，即PWM通过控制半导体器件的通断时间来控制输出电压的幅值和频率。

随着电子技术、信息技术和控制技术的发展，采用芯片对直流电机的速度进行调节逐渐得到应用。

芯片在直流电机调速系统中的主要作用是产生PWM调制信号，还具有一定的其他控制功能。

单片机以其占地面积小、能耗低、价格便宜、使用简便而成为直流电机调速系统的第一选择。

1 直流电机的调速方法根据直流电机的基本工作原理，其转速主要由三个条件决定：端电压U、主磁通Φ和电枢回路内阻R，根据这三个条件可以将直流电机的调速方法分为三种。

（1）改变端电压U调速。

直流电机的转速与其端电压U正相关，调节端电压U的高低可以连续得调节转速的快慢，在调节的过程中，电机的转矩近似保持恒定。

采用这种方式，可以获得比较快的响应速度和比较平滑的速度特性，但是需要装置额外的可调电源，价格较高。

（2）改变主磁通Φ调速。

通过调节励磁电流If的大小可以方便得控制电机主磁通Φ的高低，进而改变直流电机的转速。

在调节的过程中，直流电机的电磁功率近似保持恒定。

第四章可逆直流调速系统

冲 r 90 ，且 f r ，反组VR处于待逆变状态。由于系统在配合控制工作制下工作，系统无
直流平均环流。而系统中的脉动环流，由环流电抗
器 LC1 ～ LC 4 限制。
（2）制动过程分析
双闭环可逆调速系统起动过程与双闭环不可逆调速系统的起动过程相同。当一组变流装置处于整流状态时，另一组处于待逆变状态，这并不影响整流组和电动机的工作状态。但可逆系统的制动过程却与不可逆系统有显著的区别。整个制动过程可根据电流方向的不同分成两个主要阶段：本桥逆变阶段和他桥制动阶段。
环流可以分为静态环流及动态环流两大类。当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时，所出现的环流称为静态环流，静态环流又可分为直流平均环流和瞬时脉动环流。只在系统处于过渡过程中，由于晶闸管触发相位发生突然改变时出现的环流，叫做动态环流。
下面将进一步讨论静态环流问题，在此基础
上引出几种典型的可逆调速系统。
图4-6 交叉反馈可控环流系统图4-4自然环流系统原理图
当转速给定
U
* n
0 时，
ASR和ACR的输出均为零。
此时1ALR的给定信号只有 U cf，并且1ALR的比例系
数为+1，故其输出 uct1 为正值。触发器GTF输出触发脉冲出现在小于90位置，正组VF处于整流状态；
2ALR的给定信号只有 U cr ，由于其比例系数为1，故输出uct2 亦为正值，触发器GTR输出触发脉冲也出现在小于90位置，反组VR也处于整流状态。如果系
1. 直流平均环流的处理
由于两组晶闸管变流装置输出直流平均电压不相等引起的环流称为直流平均环流。如果正组 VF及反组VR同时处于整流状态，就将形成所谓的直流平均环流，这种环流通过VF及VR将电源两相直接短路，会造成设备损坏。

数字化PWM可逆直流调速系统设计软件设计

数字化PWM可逆直流调速系统设计Digital PWM Reversible Dc Speed Control System Design摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。

本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。

电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。

通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LCD实现对测量数据（速度）的显示。

电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。

关键词：直流电机调速；H桥驱动电路；lCD显示器；51单片机ABSTRACTDC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed control system, mainly by the microcontroller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LED liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LED realize the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.Keywords：D C motor speed control；H bridge driver circuit；LCD display目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................... I I 第一章绪论.. (1)1.1选题背景与意义 (1)1.2设计任务和要求 (2)1.4 设计目的与意义 (3)第二章系统的硬件选择及设计 (4)2.1 单片机的选择 (4)2.2模拟数字转换芯片 (5)2.3 数字模拟转换芯片 (7)2.4 显示器 (10)第三章系统的软件设计 (12)3.1系统初始化模块 (12)3.2数据采样 (12)3.3主程序 (14)第四章仿真图4.1 全图 (17)第五章心得体会 (19)参考文献 (20)附录 (21)第一章绪论1.1选题背景与意义现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。

第四章-直流可逆调速系统PPT课件

1。正反转切换：
KMF触点闭合时，电枢电压极性是A（+）、B（ − ），电动机正转
KMR触点闭合时，电枢电压极性是A （ − ）、B（+），电动机反转
2。特点：
优点：简单、经济。缺点：有噪音、切换慢。 3。应用场合：
不需要频繁切换、对切换快速性要求. 不高的生产机械。
3
一、电枢反接可逆线路
不同类型的环流，产生的机制不同，抑制方法也不一样。
.
16
§4.2.2 环流类型及其抑制措施
一．环流的种类
直流平均环流
静态环流瞬时脉动环流
动态环流
•静态环流：系统稳定工作时，所出现的环流叫做静态环流。
•直流平均环流：由于两组晶闸管装置之间存在正向的直流电压差而产生的环流，称为直流平均环流。
•瞬时脉动环流：由于两组晶闸管装置输出电压的瞬时值不相等而产生的环流，称为瞬时脉动环流。
•动态环流：当系统由一种工作状态过渡到另一种工作状态时才出现
的环流，叫做动态环流。
.
(不做分析)
17
2．直流平均环流的抑制措施 (1)产生原因：两组晶闸管装置之间存在正向的直流电压差。
若Udf与Udr始终大小相等，方向也相同，则可消除偏差，即
Udf Udr
U drU d0m axcos r
.
19
3．瞬时脉动环流的抑制措施
(1)瞬时脉动环流的产生
在配合控制条件下， Udf Udr ，因而没有直流平均环流，但这只是对输出电压的平均值而言的，整流电压 U 和d f 逆变电压 U d r
的瞬时值是不相等的，二者之间仍存在瞬时电压差，从而产生瞬时脉动环流。
(2)瞬时脉动环流的抑制---在主回路上串入环流电抗器

PWM-M可逆调速系统设计

摘要直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在宽范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。

近年来，虽然高性能交流调速技术发展很快，但是直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，应用前景相当广阔；而且从控制规律的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础。

掌握直流拖动控制系统的基本规律和控制方法具有非常大的必要性。

根据生产机械要求，电力拖动控制系统有调速系统、伺服系统、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。

而各系统往往都是通过转速来实现的，本文研究直流调速系统，是电力拖动控制系统中的基础和及其重要的部分。

针对双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调整系统原理出发，逐步建立了闭环直流PWM调整系统的模型。

关键词：直流电动机直流调速系统双闭环 PWM调速PWM-M可逆调速系统设计1 直流电动机的调速方法介绍直流电动机的调速方法有三种：（1）改变电枢电阻（R）调速。

（2）改变电枢电压（U）调速。

（3）改变主磁通（）调速。

前两种调速方法主要适用于恒转矩负载，后一种调速方法适用于恒功率负载。

串电阻调速为有级调速，调速平滑性比较差，机械特性斜率增大，速度稳定性比较差，受静差率的限制，调速范围比较小。

改变电枢电压调速为无级调速，机械特性斜率不变，速度稳定性好，调速范围比较大。

改变主磁通调速，控制方便，能量损耗比较小，调速平滑，但受最高转速限制，调速范围不大。

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以改变电枢电压调速方式为最好。

因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主要调节方式。

2 PWM控制系统的优点自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制的控制方式，形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，或直流PWM调速系统。

PWM系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路非常简单，需要用到的功率器件比较少。

第四章V-M可逆调速系统

励磁反接可逆线路见下图，电动机电枢用一组晶闸管装置供电，励磁绕组由另外的两组晶闸管装置供电。
第四章V-M可逆调速系统
励磁反接可逆供电方式
V+
Id
-M-
-
VF + Id
-
- VR
-Id +
晶闸管反并联励磁反接可逆线路
第四章V-M可逆调速系统
励磁反接的特点
优点：供电装置功率小。由于励磁功率仅占电动机额定功率的
（3）两组晶闸管装置反并联可逆线路
较大功率的可逆直流调速系统多采用晶闸管-电动机系统。由于晶闸管的单向导电性，需要可逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路，如下图所示。
第四章V-M可逆调速系统
两组晶闸管装置反并联可逆供电方式
a) 电路结构
VF +
Id
-M-
-
- VR
-Id
归纳起来，可将可逆线路正反转时晶闸管装置和电机的工作状态列于表4-1中。
第四章V-M可逆调速系统
表4-1 V-M系统反并联可逆线路的工作状态
V-M系统的工作状态正向运行正向制动反向运行反向制动
电枢端电压极性电枢电流极性电机旋转方向电机运行状态
晶闸管工作的组别和状态
机械特性所在象限
然而当电机采用电力电子装置供电时，由于电力电子器件的单向导电性，问题就变得复杂起来了，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统。
第四章V-M可逆调速系统
4.1.1 单片微机控制的PWM可逆直流调速系统
中、小功率的可逆直流调速系统多采用由电力电子功率开关器件组成的桥式可逆PWM变换器，如本书第 1.3.1 节中第 2 小节所述。第1.3.4 节图1-22 绘出了 PWM 可逆调速系统的主电路，其中功率开关器件采用 IGBT ，在小容量系统中则可用将 IGBT、续流二极管、驱动电路以及过流、欠压保护等封装在一起的智能功率模块— IPM。

pwm调速系统解释 -回复

pwm调速系统解释-回复PWM调速系统解释PWM（脉冲宽度调制）调速系统是一种用于调节电机转速的控制技术。

它通过控制电机输入的PWM信号的占空比（即脉冲宽度与周期的比值），来实现对电机的速度调节。

在本文中，我们将一步一步地回答关于PWM 调速系统的工作原理、优点和应用领域等问题。

第一部分：工作原理1. 什么是PWM调速系统？PWM调速系统是一种利用PWM信号来调节电机转速的系统。

它的核心是通过改变PWM信号的占空比来调整电机的转速。

占空比表示高电平的时间与一个完整周期的比值。

通过改变占空比，PWM调速系统可以控制电机的转速。

2. PWM信号是如何产生的？PWM信号是在通过调制电压或电流信号的占空比来实现的。

调制信号的高电平表示电机运转，低电平表示电机停止。

通过改变高电平和低电平之间的时间比例，PWM信号可以改变电机的运转速度。

3. PWM调速系统如何控制电机转速？PWM调速系统通过改变PWM信号的占空比来控制电机转速。

当占空比较小的时候，电机转速较低；当占空比较大的时候，电机转速较高。

通过调整PWM信号的占空比，PWM调速系统可以实现电机的精确转速控制。

第二部分：优点1. 什么是PWM调速系统的优点？PWM调速系统具有以下几个优点：- 精确性：PWM调速系统可以实现对电机转速的精确控制，满足不同应用场景对转速要求的调节。

- 稳定性：PWM调速系统的输出稳定性较高，能够保持电机转速的稳定性。

- 高效性：相比其他调速系统，PWM调速系统的能量利用率较高，减少了能量的浪费。

- 可靠性：PWM调速系统的结构简单、可靠性高，减少了故障发生的可能性。

- 可扩展性：PWM调速系统能够通过增加PWM信号的精度和频率等参数，以适应更多需求。

2. PWM调速系统适用于哪些领域？PWM调速系统广泛应用于各个领域，特别是需要对电机转速进行精确控制的场景，其中一些领域包括：- 工业自动化：PWM调速系统在机械制造、流水线自动化等领域广泛应用，可以实现生产线上的精确控制和节能运行。

第4章第1讲直流PWM可逆直流调速系统

ρ=
Uc ∈ [0,1] U t max
是双极型PWM调制原理，调制原理，图 (c)是双极型是双极型调制原理占空比和控制电压的关系为
1+
ρ=
Uc U t max ∈ [0,1] 2
PWM变换电源
PWM-M系统的机械特性系统的机械特性
变换电源供电的直流电动机调速系统简称为PWM-M系统。系统。由PWM变换电源供电的直流电动机调速系统简称为变换电源供电的直流电动机调速系统简称为系统其机械特性，一般不考虑电流断续的情况。其机械特性，一般不考虑电流断续的情况。 PWM-M系统的四象限机械特性如图所示。系统的四象限机械特性如图所示。系统的四象限机械特性如图所示
双极式控制方式的不足之处是：双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，个开关器件可能都处于开关状态个开关器件可能都处于开关状态，在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时。应设置逻辑延时。
图4-4 在坐标系上表示的电动机反向轨迹
4.1.2 直流直流PWM可逆直流调速系统转速反可逆直流调速系统转速反向的过渡过程
右图是正向起动、右图是正向起动、正向制动和反向起动过程中的时域波形示意图。起动过程中的时域波形示意图。这个过程分阶段分析如下：个过程分阶段分析如下：
时刻，在t=0时刻，正向起动时刻转速给定指令阶跃上升到U 即转速给定指令阶跃上升到 n*,即 Un*=UnN, 与正向额定转速相对应与正向额定转速相对应. 由于电枢的惯性使得误差电压∆ 由于电枢的惯性使得误差电压∆Un 阶跃上升. 阶跃上升很大的∆ 很快使转速调节器ASR 很大的∆Un很快使转速调节器输出饱和，输出饱和，即Ui*=Uim . 此后电流调节器ACR快速调节使此后电流调节器快速调节使电枢电流I 跟随U 维持在最大电电枢电流 d 跟随 i*维持在最大电枢电流I 这个电枢电流产生一个枢电流 dm.这个电枢电流产生一个恒定的加速转矩,使转速恒速上升. 使转速n恒速上升恒定的加速转矩使转速恒速上升

pwm调速系统解释

PWM调速系统是通过改变脉冲宽度来调节电机速度的一种调速系统。

它利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，通过调节脉冲宽度来改变电机的输入电压，从而实现电机的调速。

PWM调速系统的原理是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

在PWM调速系统中，通常有一个参考信号，它是一个理想的方波信号，其频率和占空比都可以调整。

而实际的PWM方波信号则由一个比较器产生，当参考信号的值大于或等于三角波信号的值时，比较器输出高电平，反之则输出低电平。

通过调整三角波信号的频率和幅度，就可以改变PWM方波信号的占空比，从而实现电机速度的调节。

PWM调速系统的优点包括响应速度快、调速范围广、精度高、对电机无损等。

由于PWM 调速系统是通过改变电机的输入电压来实现调速的，因此它可以实现电机的无级调速，并且调节非常方便。

此外，PWM调速系统的电路简单、可靠性高、成本低，因此在许多领域得到了广泛应用。

总之，PWM调速系统是一种通过改变脉冲宽度来调节电机速度的调速系统，其优点包括响应速度快、调速范围广、精度高、对电机无损等。

在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的PWM调速系统，并注意其使用和维护。

可逆直流PWM调速系统

新疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计说明书可逆直流PWM调速系统专业班级：自动化09-40（1）班学生姓名：指导教师：**完成日期：2011 .06 .02新疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计任务书教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日新疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计评定意见设计题目：可逆直流PWM调速系统学生姓名：的的专业电气自动化班级09-40(1)班评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日评定意见参考提纲：1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。

2.学生的勤勉态度。

3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

摘要当今，自动化控制系统己经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。

本文主要研究直流调速系统，它主要由三部分组成，包括控制部分、功率部分、直流电动机。

长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方法简单、易于大范围内平滑调速、控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。

微机技术的快速发展，在控制领域得到广泛应用。

本文对基于微机控制的双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了双闭环直流PWM调速系统的数学模型，用微机硬件和软件发展的最新成果，探讨一个将微机和电力拖动控制相结合的新的控制方法，研究工作在对控制对象全面回顾的基础上，重点对控制部分展开研究，它包括对实现控制所需要的硬件和软件的探讨，控制策略和控制算法的探讨等内容。

在硬件方面充分利用微机外设接口丰富，运算速度快的特点，采取软件和硬件相结合的措施，实现对转速、电流双闭环调速系统的控制。

论文分析了系统工作原理和提高调速性能的方法，研究了IGBT模块应用中驱动、吸收、保护控制等关键技术。

在微机控制方面，讨论了数字触发、数字测速、数字PWM 调制器、双极式H型PWM变换电路、转速与电流控制器的原理，并给出了软、硬件实现方案。

第4章可逆控制的直流调速系统(南京理工大学“运动控制系统”课件)

处仅在驱动脉冲信号。
¾ 电路左侧VT1和VT2的驱动脉冲具有和双极式时一样的正负交替的脉冲波形，使其交替导通；
¾ 电路右侧VT3与VT4的驱动信号改换为因电动机的转向不同而施加不同的直流控制信号。
9电机正转时：VT3截止而VT4常通； 9电机反转时：VT3常通而VT4截止。 9当电动机朝一个方向旋转时，PWM变换器在一个
双闭环控制的脉宽调速系统原理图
PWM特有的部分：调制波发生器（GM）、脉宽调
制器（UPM）、逻辑延时环节（DLD）、电力电子
器件的驱动器（GD）、PWM变换电路和保护电路
FA。
14
运动控制系统—可逆控制的直流调速系统
直流PWM可逆调速系统转速反向的过渡过程
¾ a点过渡到b点，Id从正向IdL降低为零；
二极管终止续流，反向开关器
件导通，电枢电流反向，电动
机处于制动状态。 id2的3和4是
7
工作在第Ⅱ象限的制动状态。
8
运动控制系统—可逆控制的直流调速系统
双极式H型可逆PWM变换器
双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为
Ud
=
ton T
Us
−T
− ton T
Us
= ( 2ton T
−1)U s
= γU s
在突加交流电源时，大电容量滤波电容C相当于短路，会产生很大的充电电流，容易损坏整流二极管。为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻R0。
合上电源后，经过延时或当直流电压达到一定值时，闭合接触器触点K把电阻R0短路，以免在运行中造成附加损耗。
19
运动控制系统—可逆控制的直流调速系统
;双极式控制的桥式可逆PWM变换器优点 ¾ 电流一定连续； ¾ 可使电动机四象限运行； ¾ 电动机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区； ¾ 低速平稳性好，系统的调速范围大； ¾ 低速时，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。

PWM可逆直流调速系统设计

PWM可逆直流调速系统设计1. 引言PWM（脉冲宽度调制）可逆直流调速系统是一种常用的电机调速系统，广泛应用于工业生产和家电领域。

本文将介绍PWM可逆直流调速系统的设计原理、主要组成部分以及工作原理。

2. 设计原理PWM可逆直流调速系统的设计原理基于脉冲宽度调制技术和电机控制原理。

通过调整PWM信号的脉冲宽度，可以控制电机的转速和运行方向。

主要原理包括： - 电源供应：系统通过电源为电机提供电能。

- PWM信号生成：通过数字控制器或单片机产生PWM 信号。

- H桥驱动电路：将PWM信号转换为适合电机的驱动信号。

- 电机控制：根据PWM信号调整电机的转速和运行方向。

3. 主要组成部分PWM可逆直流调速系统主要由以下几个组成部分构成：3.1 电源供应电源供应是系统的功率来源，可以选择直流电源或交流电源。

直流电源常用的电压范围为12V或24V，交流电源则需要将交流电转换为直流电。

3.2 PWM信号生成PWM信号生成是通过数字控制器或单片机来产生PWM信号的过程。

通过控制PWM信号的占空比，可以改变电机的转速。

3.3 H桥驱动电路H桥驱动电路是将PWM信号转换为适用于电机驱动的信号的关键部分。

H桥由4个开关管组成，根据PWM信号的输入情况控制开关管的导通与关闭，从而改变电机的转速和运行方向。

3.4 电机控制电机控制是根据PWM信号调整电机的转速和运行方向的过程。

通过增大或减小PWM信号的占空比，可以控制电机的速度；通过改变PWM信号的极性，可以改变电机的运行方向。

4. 工作原理PWM可逆直流调速系统的工作原理如下：1.首先，电源供应向系统提供电能，为后续的电机驱动做准备。

2.数字控制器或单片机根据预设的参数生成PWM信号，并将其输入到H桥驱动电路。

3.H桥驱动电路根据PWM信号的输入情况控制开关管的导通与关闭，从而改变电机的转速和运行方向。

4.电机控制模块根据PWM信号的占空比调整电机的转速，根据PWM信号的极性改变电机的运行方向。

PWM可逆直流调速系统设计

PWM可逆直流调速系统设计本文介绍PWM可逆直流调速系统的背景和目的。

PWM可逆直流调速系统是一种常用的电力调节系统，用于控制直流电动机的转速和扭矩。

本文旨在设计和实现一个高效可靠的PWM可逆直流调速系统，以满足各种工业和实际应用的需求。

PWM（脉宽调制）技术是一种通过改变信号的脉冲宽度来控制电源输出电压的方法。

在直流电机调速系统中，通过调整PWM信号的占空比，可以控制电机的平均输出电压和电流，从而实现对电机转速和扭矩的精确控制。

本文的目的是设计一个PWM可逆直流调速系统，具有以下特点：高效性：系统应具备高效能的特点，以确保电机的高效运行。

可靠性：系统应具备良好的抗干扰和稳定性，以保证电机的正常运行。

精确性：系统应具备高精度的控制能力，以满足不同工况下的转速和扭矩需求。

灵活性：系统应具备良好的可调节性和灵活性，以适应不同的应用场景。

通过本文的研究，我们将设计一个满足上述目标的PWM可逆直流调速系统，并通过实际实验验证系统的性能和可靠性。

本文详述了PWM可逆直流调速系统的设计原理和关键组件。

本部分将描述对PWM可逆直流调速系统进行测试和验证的方法和结果。

我们使用以下测试方法对PWM可逆直流调速系统进行验证：环境测试：在正常操作环境下，测试系统的工作温度范围，以确保系统在正常工作条件下能够稳定运行。

环境测试：在正常操作环境下，测试系统的工作温度范围，以确保系统在正常工作条件下能够稳定运行。

输入输出测试：测试系统的输入和输出参数，包括电压、电流和转速等。

我们会对系统进行全面的测试，以确保输入输出的准确性和稳定性。

输入输出测试：测试系统的输入和输出参数，包括电压、电流和转速等。

我们会对系统进行全面的测试，以确保输入输出的准确性和稳定性。

输入输出测试：测试系统的输入和输出参数，包括电压、电流和转速等。

我们会对系统进行全面的测试，以确保输入输出的准确性和稳定性。

输入输出测试：测试系统的输入和输出参数，包括电压、电流和转速等。

第4章_第2讲V-M可逆直流调速系统

fmin
Uc
（5）最小逆变角限制为了防止晶闸管装置在逆变状态工作中逆变角太小而导致换流失败，出现“逆变颠覆” 现象，必须在控制电路中采用限幅作用，形成
最小逆变角min保护。与此同时，对角也实
施 min 保护，以免出现 Ud0f > Ud0r 而产生直流平均环流。通常取
(a)正组整流Βιβλιοθήκη 动运行(b)反组逆变制动运行
（3）. 两组晶闸管装置反并联的整流和逆变
n
整流状态： V-M系统工作在第一象限。逆变状态： V-M系统工作在第二象限。
-Id
反组逆变回馈制动
正组整流电动运动
Id
c) 机械特性运行范围
（4）. V-M系统的四象限运行
在可逆调速系统中，正转运行时可利用反组晶闸管实现回馈制动，反转运行时同样可以利用正组晶闸管实现回馈制动。这样，采用两组晶闸管装置的反并联，就可实现电动机的四象限运行。归纳起来，可将可逆线路正反转时晶闸管装置和电机的工作状态列于表4-1中。
Ud0 = －Ud0 max cos
（4-2）
（2）. 单组晶闸管装置的有源逆变
单组晶闸管装置供电的V-M系统在拖动起重机类型的负载时也可能出现整流和有源逆变状态。 R
+ a）整流状态：提升重物， 90°,Ud0 E，n 0 V + n P 由电网向电动机提供能量。 E -Ud0 M b）逆变状态：放下重物 90°，Ud0 E，n 0 Id 由电动机向电网回馈能量。 α>90°，Ud0为负，晶闸管装置本身不能输出电流，电机不能产生转矩提升重物，只有靠重物本身的重量下降，迫使电机反转，产生反 R 向的电动势-E。 V 当|E|>|Ud0|时，产生Id，因而产生与提升重 P 物同方向的转矩，起制动作用，使重物平稳下 -Ud0 E M -降。 n + + 电动机处于反转制动状态，成为受重物拖动的发电机，将重物的位能转化成电能，通过晶闸管装置V回馈给电网，V则工作于有源逆变状态， V-M系统运行于第Ⅳ象限。

pwmm可逆调速系统设计《运动控制系统》课程设计说明书-毕设论文

PWM-M可逆调速系统设计《运动控制系统》课程设计说明书目录摘要 (4)一、直流调速介绍 (5)1.1 调速定义 (5)1.2 调速方法 (5)1.2.1 调节电枢供电电压U (5)1.2.2 改变电动机主磁通 (5)1.2.3 改变电枢回路电阻R (5)1.3 调速指标 (6)1.3.1 调速范围（包括：恒转矩调速范围/恒功率调速范围） (6)1.3.2 动态速降 (6)1.3.3 恢复时间 (6)二、双闭环直流调速系统介绍 (7)2.1 转速、电流双闭环调速系统的组成 (7)2.2 双闭环调速系统的起动过程 (8)2.2.1 理想启动过程 (8)2.2.2 实际启动过程分析 (10)2.3 双闭环调速系统的起动过程三个特点： (12)2.3.1 饱和非线性控制 (12)2.3.2准时间最优控制 (12)2.3.3转速超调 (12)2.4 PI调节器的稳态特征 (13)2.4.1 速调节器不饱和 (13)2.4.2 转速调节器饱和 (14)2.5 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 (15)三、设计任务及要求 (16)3.1 设计初始条件 (16)3.2 要求完成的主要任务 (16)四、PWM-M调速系统设计 (17)4.1 直流PWM-M调速系统 (17)4.2 UPE环节的电路波形分析 (18)4.3 电流调节器的设计 (20)4.3.1 电流环结构框图的化简 (20)4.3.2电流调节器参数计算 (21)4.3.3 参数校验 (23)4.3.4 计算调节器电阻和电容 (24)4.4 转速调节器的设计 (24)4.4.1 电流环的等效闭环传递函数 (24)4.4.2 转速环结构的化简和转速调节器结构的选择 (25)4.4.3 转速调节器的参数的计算 (28)4.4.4 参数校验 (28)4.4.5 计算调节器电阻和电容 (29)4.5 调速范围静差率的计算 (29)五、系统仿真 (31)5.1 仿真软件Simulink介绍 (31)5.2 Simulink仿真步骤 (31)5.3 双闭环仿真模型 (32)5.4 双闭环系统仿真波形图 (32)六、心得体会及小结 (34)七、参考文献 (35)摘要为了满足生产工艺要求，需要改变工作速度，在当代工业上PWM控制调速系统已经被广泛地应用，轧制品种和材料厚度的不同，也要求采用不同的速度。