实验六 双闭环可逆直流脉宽调速系统2012
(最新整理)双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
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TGnASRACRU *n +- U n U iU*i+-U cTAVM+-U dI dUPL-M T 双闭环直流调速系统的设计与仿真1、实验目的1．熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本原理。
2．掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。
3．掌握调节器的工程设计及仿真方法。
2、实验内容1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析3、实验要求用电机参数建立相应仿真模型进行仿真4、双闭环直流调速系统组成及工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器,晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机-发电机组等组成。
本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压U ct 作为触发器的移相控制电压，改变U ct 的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速,以满足实验要求.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,二者之间实行嵌套联接，如图4。
1。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流的输出去控制电力电子变换器UPE 。
在结构上，电流环作为内环，转速环作为外环,形成了转速、电流双闭环调速系统。
为了获得良好的静、动态特性，转速和电流两个调节器采用PI 调节器。
图4.1 转速、电流双闭环调速系统5、电机参数及设计要求5。
双闭环可逆直流脉宽调速系统设计
ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ
１ 系统原理
转速、 电流双闭环直流调速系统是 以直流电 机调 压为基 本调速方 式 ， 在 电机负载扰 动或其 它干扰存在 时能表现 出良好 的静 态和动态转速 性能 ， 同时由于 电流环控制及其限幅作用 ， 使 电 机 在动态过 程中能在 不超载情况下满足转 速调
整 的快 速性 和 起 动 特 性 。 采 用Ｈ桥 式 电路 结 构 可
ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｒ ｅ ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｉ ｆ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ
直流电机具有较 大的起动和制动转矩 ， 调速
指标能够 满足直流 电机 在工 业现场 的应 用。
关键 词： 直 流脉宽 调速
路设 计
双 闭环
直流 电动 机 电
采用Ｈ 桥为主电路的直流脉宽调制法实现 的
直 流 电机 可逆 调 速 系统 包 括 主 电路 、 驱 动 电路 、
中图分类号 ： Ｔ Ｍ３ ０ ６ 文献标 识码 ： Ａ
Ｐ ＷＭ脉冲发生电路、 信号检测电路和保护电路， 并 分别采用微处 理器和模拟 电路实现转速 和电 流的双 闭环控制 。 通过对建 立的试验 系统进行 测试 ， 结果 表明该 系统能满足 各项 性能指标要 求， 安全可靠。 下面在介 绍直流脉宽调速 原理 的
双闭环可逆直流调速系统讲解
摘要本文以控制系统的传递函数为基础，采用工程设计方法对最常用的转速、电流双闭环调速系统进行设计，并用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。
首先对双闭环直流调速系统采用常规PID控制进行设计，电流调节器和转速调节器都采用了PID控制器，并分别对电流环和转速环的动态性能和抗扰动性能进行了仿真分析。
其次，由于转速调节器起主要作用，所以对转速环采用模糊控制，并设计了模糊控制器，对双闭环直流调速系统进行仿真分析，并与常规PID 控制进行了对比，仿真结果表明，模糊控制有良好的动态特性，很强的抗干扰能力。
关键词：直流调速PID控制模糊控制系统仿真目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2直流调速系统的国内外研究概况 (1)1.4研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (2)2 直流电机双闭环调速系统 (3)2.1直流电动机的起动与调速 (3)2.2直流调速系统的性能指标 (8)2.3双闭环直流调速系统的组成 (12)2.4 直流他励电动机的数学模型 (13)2.5可控硅整流装置的数学模型 (15)2.6本章小结 (16)3 常规PID控制双闭环直流调速系统的设计 (17)3.1双闭环调速系统的工程设计方法 (17)3.2双闭环直流调速系统的设计 (20)3.3设计实例 (25)3.4Matlab仿真 (30)3.5仿真结果分析 (33)3.6本章小结 (33)4结论 (34)1 绪论1.1课题研究背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。
然而传统双闭环直流电动机调速系统多数采用结构比较简单、性能相对稳定的常规PID控制技术，在实际的拖动控制系统中，由于电机本身及拖动负载的参数(如转动惯量)并不像模型那样保持不变，而是在某些具体场合会随工况发生改变；与此同时，电机作为被控对象是非线性的，很多拖动负载含有间隙或弹性等非线性的因素。
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计及MATLAB仿真验证
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计及MATLAB仿真验证双闭环可逆直流脉宽调制（PWM）调速系统是一种常见的电机调速控制方案。
该系统通过两个闭环来实现电机的速度控制和电流控制，从而实现精准的调速效果。
本文将介绍双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的设计原理，并使用MATLAB进行仿真验证。
设计原理：该系统由以下几个主要部分组成：1.输入信号：输入信号一般是一个速度设定值，表示期望电机的转速。
该信号可以通过人机界面或其他控制系统输入。
2.速度控制环：速度控制环根据输入信号和反馈信号之间的差异来控制电机的转速。
常见的速度控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。
3.脉宽调制器：脉宽调制器根据速度控制环输出的控制信号来生成PWM信号，控制电机的转速。
通常使用的脉宽调制算法有定时器计数法和比较器法。
4.电流控制环：电流控制环根据PWM信号和反馈信号之间的差异来控制电机的电流。
常见的电流控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。
5.电机驱动器：电机驱动器将电流控制环输出的控制信号转换为电机驱动信号，驱动电机正常运转。
MATLAB仿真验证：为了验证双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的性能，可以使用MATLAB进行仿真。
以下是一种基本的MATLAB仿真流程：1.定义电机模型：根据电机的参数和特性，定义一个数学模型来表示电机的动态响应，例如通过电机的转矩-转速曲线或电机的方程。
2.设计速度控制器：根据系统要求和电机模型，设计一个适当的速度控制器。
可以使用PID控制器或其他控制算法。
3.设计PWM调制器：根据速度控制器输出的控制信号，设计一个PWM调制器来生成PWM信号。
根据电机模型和控制要求，选择合适的PWM调制算法。
4.设计电流控制器：根据PWM信号和电机模型，设计一个电流控制器。
可以使用PID控制器或其他控制算法。
5. 仿真验证：将以上设计参数输入到MATLAB仿真模型中，并进行仿真验证。
可以使用Simulink工具箱来搭建仿真模型，并通过逐步增加负载或改变速度设定值等方式来验证系统的性能。
完整版有环流双闭环可逆直流调速系统设计开题报告
甘肃畜牧工程职业技术学院毕业设计开题报告题目：有环流双闭环可逆直流调速系统设计系部：电子信息工程系专业：电气自动化技术班级：电气10.1班学生姓名：李国运学号：1004311993指导老师：邢玲玲日期：2012年9月25日)一份存学生设计档案袋一份存系上，一份交指导教师，本报告一式三份，(一、课题来源由指导老师提供。
二、设计目的和意义㈠研究目的研究有环流可逆直流调速系统的建模方法和调节器参数的设置，建立直流可逆调速系统的仿真模型，通过MATLAB软件仿真模型得出仿真结果，选取有代表性的参数，针对参数的特征结合仿真结果，对系统的性能进行分析和验证。
㈡研究意义直流电动机具有良好的起、制动性能，易于在广泛范围内平滑调速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。
直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从反馈控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
由于各种系统往往都通过控制转速来实现的，因而调速系统是最基本的拖动控制系统。
在许多生产机械中常要求电动机既能正反转又能快速制动，需要四限运行的特性此时必须采用可逆调速系统因此研究直流电机的速度控制有非常重要的意义三、国内外现状和发展趋3.研究状由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好2世3年代起就开始用直流调速系统它的发展过程由最早的旋转变流机组控制发展为放大机磁大器控制再进一步用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现直流调速再来用可控整流和大功率晶体管组成PW控制电路实现数字化的直流调速使统快速性、可控性、经济性不断提高调速性能的不断提高使直流调速系统应用非常广泛3.发展趋直流调速系统的主要优点在于调速范围广静差率小稳定性好以及具有好的动态性能在高性能的拖动技术中相当长时期内几乎都采用直流电力拖系统目前直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式未来直流调速系统向全数字直流调速控制的趋势发展首先随着大功率晶闸管的出现调速系统体积越来越小造价能更加低廉且更易稳定其次突破能适应不同对象的数控制器使各单元更独立易操作目前提高系统的智能化是迫切的需要网络化制与智能化管理，使得系统维修成本降低操作更为简单。
双闭环可逆直流脉宽调速系统课程设计.
机械设计方法学设计（论文）题目双闭环可逆直流脉宽调速系统设计与实现学院学院专业学生姓名学号指导教师2年月日双闭环可逆直流脉宽调速系统设计与实现摘要当今，自动化控制系统已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。
关键词：PWM调速、直流电动机、双闭环调速目录1.任务分析 (3)1.1选择PWM控制系统的理由............................................... .. (3)1.2采用转速电流双闭环的理由 (3)1.3直流PWM传动系统结构图 (4)1.4双闭环调速系统的结构图 (5)1.5调速系统起动过程的电流和转速波形 (6)1.6 H桥双极式逆变器的工作原理 (6)1.7 PWM调速系统的静特性 (8)2.主电路设计 (9)2.1给定基准电源 (10)2.2 双闭环调节器电路设计 (11)2.2.1 电流调节器 (11)2.2.2 转速调节器 (11)2.3 控制电路的设计 (12)2.4 驱动电路设计 (13)2.5转速及电流检测电路 (14)2.5.1 转速检测电路 (14)2.5.2 电流检测电路 (14)3.调节器的参数整定 (15)3.1系统固有部分的主要参数计算 (15)3.2预先选定的参数 (16)3.3电流环的设计 (16)3.4速度环的设计 (18)4.转速及电流检测环节 (20)5.电路图总体设计 (21)6.心得及总结 (23)7.闭环控制可逆直流脉宽调速系统实验台（H桥） (23)参考文献 (28)双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计1.任务分析1.1选择PWM控制系统的理由脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验报告一、引言直流调速系统是现代工业中常用的电机调速方式之一，在实际应用中具有广泛的使用。
其中，转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统是其中一种典型的调速控制方式。
本实验旨在通过搭建转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统，研究其调速性能以及运行特点。
二、实验目的1. 理解转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统的原理和结构；2. 掌握控制脉宽调制技术在直流电机调速系统中的应用；3. 通过实验验证该调速系统的性能和运行特点。
三、实验原理转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统是将转速和电流两个回路分别采用闭环控制的直流调速系统。
其中，转速回路通过传感器对电机转速进行采集，与期望转速进行比较后，经过PID控制器得到转速控制信号，再经过比较器进行与PWM脉宽控制信号进行比较产生控制脉宽；电流回路通过采集直流电机的电流信号，经过PID控制器得到电流控制信号，再与PWM控制脉宽信号进行比较生成最终的输出脉宽。
四、实验步骤1. 搭建转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验装置；2. 设置期望转速和电流参考值；3. 分别采集电机转速和电流信号；4. 利用PID控制器对转速和电流进行闭环控制；5. 通过比较器生成脉宽控制信号，控制电机转矩；6. 记录实验数据并进行分析。
五、实验结果与分析通过实验，我们可以得到实验数据并进行分析。
其中，我们可以通过比较实际转速与期望转速的差距，来评价转速闭环控制的性能。
同时，通过比较实际电流值与期望电流值之间的差距，来评价电流闭环控制的性能。
根据实验数据，我们可以得到转速与电流控制的准确性、稳定性以及响应速度等指标，评估整个调速系统的性能。
六、结论通过实验，我们成功搭建了转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验装置，并完成了相关实验。
根据实验结果分析，我们可以评估该调速系统的性能和运行特点。
关于双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计
. . ..目录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 (1)6、参考资料 (2)双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计 (3)1、设计分析 (3)1.1双闭环调速系统的结构图 (3)1.2调速系统起动过程的电流和转速波形 (3)1.3 H桥双极式逆变器的工作原理 (3)1.4 PWM调速系统的静特性 (5)2、电路设计 (6)2.1给定基准电源 (6)2.2双闭环调节器电路设计 (7)2.2.1电流调节器 (7)2.2.2转速调节器 (7)2.3 信号产生电路 (8)2.4 IGBT基极驱动电路原理 (10)2.5 基于EXB841驱动电路设计 (10)2.6 锯齿波信号发生电路 (11)2.7转速及电流检测电路 (12)2.7.1 转速检测电路 (12)2.7.2 电流检测电路 (12)3、调节器的参数整定 (13)3.1电流环的设计 (13)3.2转速环的设计 (15)4、电路图总体设计 (18)5、参考文献 (19).v .. ..交直流调速课程设计任务书1、题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计2、设计目的2.1对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用2.2运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。
也可以制作硬件电路。
2.3同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。
达到综合提高学生工程设计与动手能力的目的。
3、系统方案的确定自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能（动、静）→电机参数→主电路→控制方案”（系统方案的确定）→“系统设计→仿真研究→参数整定→直到理论实现要求→硬件设计→制版、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。
双闭环直流调速实验报告
一、实验目的1. 熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本原理。
2. 掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。
3. 掌握调节器的工程设计及仿真方法。
4. 通过实验验证双闭环直流调速系统的性能，分析其动态响应和稳态特性。
二、实验原理双闭环直流调速系统由转速环和电流环组成，通过转速负反馈和电流负反馈实现对电机转速和电流的精确控制。
转速环的输出作为电流环的给定值，电流环的输出控制晶闸管整流装置的输出电压，从而调节电机的转速。
三、实验内容1. 系统搭建与调试- 搭建双闭环直流调速系统，包括晶闸管整流装置、电动机、转速检测环节、电流检测环节、转速调节器和电流调节器等。
- 对系统进行调试，确保各环节工作正常。
2. 参数测定- 测定晶闸管整流装置的输出电压、电流和功率等参数。
- 测定转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
3. 调节器设计- 设计转速调节器和电流调节器，采用PI调节器。
- 根据实验要求，确定调节器的参数。
4. 系统仿真- 使用MATLAB/Simulink软件建立双闭环直流调速系统的仿真模型。
- 对系统进行仿真，分析其动态响应和稳态特性。
5. 实验结果分析- 分析实验数据，评估系统的性能。
- 分析系统在不同负载条件下的响应和稳定性。
四、实验步骤1. 系统搭建- 按照实验电路图搭建双闭环直流调速系统。
- 连接晶闸管整流装置、电动机、转速检测环节、电流检测环节、转速调节器和电流调节器等。
2. 系统调试- 调整晶闸管整流装置的触发角，使输出电压和电流稳定。
- 调整转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
- 调整转速调节器和电流调节器的参数，使系统稳定运行。
3. 参数测定- 使用示波器、电流表、电压表等仪器测定晶闸管整流装置的输出电压、电流和功率等参数。
- 使用转速表和电流表测定转速检测环节和电流检测环节的灵敏度。
4. 调节器设计- 根据实验要求，设计转速调节器和电流调节器。
- 使用MATLAB/Simulink软件进行调节器参数的优化。
双闭环直流可逆调速系统
直流调速系统， 特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置 之一。广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。它 通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电， 从而控制电动机的转速， 传统的控制系 统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，在一定程度上满足了生产要求。 V-M 双闭环直流调速系统是晶闸管-电动机调速系统（简称 V-M 系统） ，系统通过调节 器触发装置 GT 的控制电压 Uc 来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改 变平均整流电压 Ud，从而实现平滑调速。本次课设用实际电动机和整流装置数据对 V-M 双 闭环直流调速系统进行设计，建模与仿真。
I
安阳工学院——电子信息...............................................................................................................13 6.1 MATLAB 仿真软件介绍......................................................................................................13 6.2 双闭环建模....................................................................................................................... 14 6.3 双闭环仿真....................................................................................................................... 14 6.4 仿真波形........................................................................................................................... 15 6.4.1 空载时波形...........................................................................................................15 6.4.2 满载时波形............................................................................................................15 7 总结与体会.................................................................................................................................... 16 参考文献........................................................................................................................................... 17 附录................................................................................................................................................... 18
双闭环可逆直流脉宽调速系统设计(附电路图及程序清单)
双闭环可逆直流脉宽调速系统设计（附电路图及程序清单）课程设计用纸教师批阅核准通过，归档资料。
未经允许，请勿外传～双闭环可逆直流脉宽调速系统设计摘要直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，因此本次设计基于单片机89S51芯片建立了双闭环可逆直流脉宽调速系统的数学模型,设计了一套实验用双闭环可逆直流脉宽调速系统，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。
关键词:直流电机、单片机89S51、双闭环可逆、PWM调速、仿真 - - - 1 - 课程设计用纸目录教师批阅第一章设计的内容和要求 (1)1.1 设计的目的及意义 (1)1.2 设计的任务和要求 (1)第二章方案设计...............................................................2 第三章理论分析 (3)3.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 (3)3.2 转速、电流双闭环直流调速系统的数学模型 (4)3.3 电流环的设计 (4)3.4 转速环的设计 (7)第四章系统硬件电路设计 (9)4.1 主电路设计 (9)4.2 控制电路设计 (9)4.3 驱动电路设计 (10)4.4 系统反馈检测电路设计 (11)4.5 光电隔离电路设计 (13)4.6 系统硬件电路原理图 (13)第五章软件设计 (14)5.1 程序流程图 (14)5.2 程序清单 (15)第六章调试与仿真............................................................16 第七章总结.....................................................................18 附录 (19)附录I系统硬件电路原理图 (19)附录II 程序清单………………………………………………………………20 参考文献………………………………………………………………24 - - - 2 - 课程设计用纸第一章设计的内容和要求教师批阅 1.1 设计的目的及意义通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高该系统的性能，使其能够适用于各种工作场合，提高其使用效率。
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的设计说明
电力拖动自动控制系统课程设计报告PWM控制双闭环可逆直流调速系统设计学院：信息工程学院学号：专业（方向）年级：学生姓名：扬州大学信息工程学院年月日目录1. 课程设计任务书 (1)2．课程设计技术报告 (3)2.1 方案确定 (3)2.1.1方案选定 (3)2.1.2桥式可逆PWM变换器工作原理 (3)2.1.3系统控制电路图 (6)2.1.4双闭环直流调速系统静态分析 (6)2.1.5双闭环直流调速系统稳态结构图 (7)2.2硬件结构 (9)2.2.1主电路 (9)2.2.2泵升压限制 (11)2.3主电路参数计算及元件选择 (12)2.3.1整流二极管选择 (12)2.3.2绝缘栅双极晶体管选择 (12)2.4调节器参数设计和选择 (13)2.4.1电流环的设计 (13)2.4.2转速环的设计 (16)2.4.3反馈单元 (18)2.5 系统动态结构图 (19)2.6 系统仿真3．心得体会 (20)4. 参考资料1、课程设计任务书1.1、题目PWM控制双闭环可逆直流调速系统设计1.2、设计目的和意义（1）、通过对电力拖动控制系统的设计，了解电力电子、自动控制原理及电力拖动自动控制系统课程所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力，为今后从事技术工作打下必要的基础。
（2）、运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出满足任务书要求的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。
1.3、技术数据（1）、他励直流电动机的参数：电枢电阻Ra=1.64Ω，电枢回路总电感L=10.2mH ，额定电流nom I =6A ，额定电压nom U =110V 。
额定转速n=1000r/min ，电流过载倍数λ=2。
励磁电压110V ，励磁电流0.4A 。
转动惯量0.0468kg.m 2,磁场与电枢互感2.17。
（2）、电枢回路总电阻R=2Ω,调速系统的最小负载电流o I =1A 。
（3）、主电源：可以选择单相交流220V 供电； （4）、稳定指标，无静差。
实验六 双闭环可逆直流脉宽调速系统2012
实验六 双闭环可逆直流脉宽调速系统实验目的一．实验目的1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。
3．熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。
4．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
实验内容二．实验内容1．PWM控制器SG3525性能测试。
2．控制单元调试。
3．系统开环调试。
4．系统闭环调试5．系统稳态、动态特性测试。
6．H型PWM变换器不同控制方式时的性能测试。
实验系统的组成和工作原理三．实验系统的组成和工作原理图6—10 双闭环脉宽调速系统的原理图在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。
双闭环脉宽调速系统的原理框图如图6—10所示。
图中可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。
脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。
由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。
四．实验设备及仪器实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—10组件或MCL—10A组件。
4．MEL-11挂箱5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。
6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件。
7．直流电动机M03。
8．双踪示波器。
五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。
2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
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实验六 双闭环可逆直流脉宽调速系统
实验目的
一．实验目的
1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。
3．熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。
4．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
实验内容
二．实验内容
1．PWM控制器SG3525性能测试。
2．控制单元调试。
3．系统开环调试。
4．系统闭环调试
5．系统稳态、动态特性测试。
6．H型PWM变换器不同控制方式时的性能测试。
实验系统的组成和工作原理
三．实验系统的组成和工作原理
图6—10 双闭环脉宽调速系统的原理图
在中小容量的直流传动系统中，采用自关断器件的脉宽调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而日益得到广泛应用。
双闭环脉宽调速系统的原理框图如图6—10所示。
图中可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节，GD为MOS管的栅极驱动电路，FA为瞬时动作的过流保护。
脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。
由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。
四．实验设备及仪器
实验设备及仪器
1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—10组件或MCL—10A组件。
4．MEL-11挂箱
5．MEL—03三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。
6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13组件。
7．直流电动机M03。
8．双踪示波器。
五．注意事项
1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。
2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。
4．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。
5．起动电机时，需把发电机电枢带负载电阻去掉，以免带负载起动。
6．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。
7．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
8．实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。
9.突接入发电机负载电阻时，负载电阻R G应调到最大值。
实验方法
六．实验方法
采用MCL—10A组件
1．SG3525性能测试
（1）用示波器观察“1”端的电压波形，记录波形的周期、幅度。
（2）用示波器观察“2”端的电压波形，调节RP2电位器，使方波的占空比为50%(观测示波器中测量正脉宽、负脉宽时间值)。
（3）用导线将“G（给定）”的“1”和“UPW（脉宽调制器）”的“3”相连，分别调节正负给定，记录“2”端输出波形的最大占空比和最小占空比。
2．控制电路说明
（1）DLD逻辑延时时间
通过示波器同时观察“DLD”的“1”和“2”端的输出波形，可以得到其延时时间t d=59.2us （2）同一桥臂上下管子驱动信号死区时间
若分别将“隔离驱动”的G和主回路的G相连，可以用示波器分别测到V VT1.GS和V VT2.GS
以及V VT3.GS和V VT4.GS的死区时间：
t dVT1.VT2=3.2us
t dVT3.VT4=3.2us
3．开环系统调试
按图6－11接线【Ug直接接至UPW”3”端】
电流反馈系数的调试
a．将正、负给定均调到零，合上主控制屏电源开关，接通直流电机励磁电源和发电机并励励磁电源（发电机负载电阻暂时不加）。
b．调节正给定，电机开始起动，观测电动机电枢两端电压达到130V（或转速达1300r/min 左右）
c．给发电机突加负载电阻（设计为给电动机突加负载），即逐渐减小发电机负载电阻，观察电流表，直至电动机的电枢电流为1A。
（若加上负载后，电动机电枢电流Id>1.5A，则减小给定使之Id=1.2A）
d．调节“FBA”的电流反馈电位器，用万用表测量“9”端电压达2V左右。
4．系统静特性测试
（1）机械特性n=f（I d）的测定
将ASR,ACR均接成PI调节器接入系统（电容均预置5～7uF），形成双闭环不可逆系统。
按图6－11接线
S2开关打向“给定”，S1开关扳向上，调节MCL-10的RP1电位器，使电机空载启动（发电机不加负载电阻），用电压表观察电动机电枢电压达到120V（或转速至1200 r/min 左右），记录下空载时的数据填入下表第一列中。
在直流电动机空载运行时突接入发电机负载电阻R G（此时负载电阻应调至最大）, 改变负载电阻阻值，在空载至额定负载范围内分别记录7～8点，可测出系统正转时的静特性曲线n=f（I d）
n(r/min)
I(A)
S2开关打向“给定”，S1开关打向下至“负给定”，调节MCL-10的RP2电位器，使电机空载启动（发电机不加负载电阻），用电压表观察电动机电枢电压达到-120V（或转速至-1200 r/min左右），记录下空载时的数据填入下表第一列中。
在直流电动机空载运行时突接入发电机负载电阻R G（此时负载电阻应调至最大）, 改变负载电阻阻值，在空载至额定负载范围内分别记录7～8点，可测出系统反转时的静特性曲线n=f（I d）
n(r/min)
I(A)
（2）闭环控制特性n=f(U g)的测定（不接入发电机负载电阻R G）
S2开关打向“给定”，S2开关扳向上，调节MCL-10的RP1电位器，记录U g和n，即可测出闭环控制特性n=f(U g)。
n(r/min)
Ug(V)
5．系统动态波形的观察
用二踪慢扫描示波器观察动态波形，用光线示波器记录动态波形。
在不同的调节器参数下，观察，记录下列动态波形：
（1）突加给定起动时，电动机电枢电流波形和转速波形。
（不接入发电机负载电阻R G）（2）突加额定负载时，电动机电枢电流波形和转速波形。
（突接入发电机负载电阻R G）（3）突降负载时，电动机电枢电流波形和转速波形。
（突去掉发电机负载电阻R G）注：电动机电枢电流波形的观察可通过MCL-03的ACR的第“1”端
转速波形的观察可通过MCL-03的ASR的第“1”端。
实验报告
七．实验报告
1．列出开环机械特性数据, 画出对应的曲线,并计算出满足S=0.05时的开环系统调速范围。
2．根据实验数据，计算出电流反馈系数β与速度反馈系数α。
3．列出闭环机械特性数据，画出对应的曲线，计算出满足S=0.05时的闭环系统调速范围，并与开环系统调速范围相比较。
4．列出闭环控制特性n=f（u g）数据，并画出对应的曲线。
5．画出下列动态波形
（1）突加给定时的电动机电枢电流和转速波形，并在图上标出超调量等参数。
（2）突加与突减负载时的电动机电枢电流和转速波形。
6．试对H型变换器的优缺点以及由SG3525控制器构成的直流脉宽调速系统的优缺点及适用场合作出评述。
7．对实验中感兴趣现象的分析、讨论。
8．实验的收获、体会与改进意见。
思考题
八．思考题
1．为了防止上、下桥臂的直通，有人把上、下桥臂驱动信号死区时间调得很大，这样做行不行，为什么？您认为死区时间长短由哪些参数决定？
2．与采用晶闸管的移相控制直流调速系统相对比，试归纳采用自关断器件的脉宽调速系统的优点。
图6-11。