H桥可逆直流调速系统设计与实验
实验四 双闭环控制可逆直流脉宽调速系统
实验四双闭环控制可逆直流脉宽调速系统（H 桥）一、实验目的(1)了解转速、电流双闭环可逆直流PWM调速系统的组成、工作原理及各单元的工作原理。
(2)掌握双闭环可逆直流PWM 调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
(3)测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能指标。
二、实验原理图4-1 双闭环H 桥DC/DC 变换直流调速系统原理框图速度给定信号G，速度调节器ASR，电流调节器ACR，控制PWM信号产生装置UPM，DLD单元把一组PWM波形分成两组相差180°的PWM 波，并产生一定的死区，用于控制两组臂；GD的作用是形成四组隔离的PWM驱动脉冲；PWM 为功率放大电路，直接给电动机M供电；DZS是零速封锁单元；FA限制主电路瞬时电流，过流时封锁DLD单元输出；电流反馈调节单元CFR；速度反馈调节SFR。
三、实验所需挂件及附件四、实验内容与步骤(1)系统单元调试①速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的调零把调节器的输入端1、2、3 全部接地，4、5 之间接50K电阻，调节电位器RP3，使输出端7绝对值小于1mv。
②速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的输出限幅值的整定在调节器的3个输入中的其中任一个输入接给定，在4、5之间接50K电阻、1uF 电容，调节给定电位器，使调节器的输入为-1V，调节电位器RP1，使调节器的输出7为+4V（输出正限幅值）；同样把给定调节为+1V，调节RP2，把负限幅值调节为-4V。
③零速度封锁器（DZS）观测首先把零速封锁器的输入悬空，开关S1拨至“封锁”状态，输出接速度或者电流调节器的零速封锁端6，无论调节器的输入如何调节，输出7始终为零。
把面板上的给定输出接至零速封锁单元其中一路，另一路悬空，增大给定，测量零速封锁单元输出端3：给定的绝对值大于0.26V左右时，封锁端3输出-15V；减小给定，给定的绝对值小于0.17V左右时，封锁端3输出+15V。
双闭环H桥可逆直流脉宽调速系统设计与分析
W ( s)
s(Ts 1)
W ( s)
s (Ts 1)
2
•
典型Ⅰ型系统在动态跟随性能上可做到超调小,但抗 扰性能差;而典型Ⅱ型系统的超调量相对要大一些,抗扰性 能却比较好。
转速-电流调节器结构的确定
• 在转速、电流双闭环调速系统中,电流环的主要作用是使电枢电流 在动态过程中不超过允许值,即设计电流环的目的是抑制超调,因此电 流环多设计为Ⅰ型系统。对于转速环, 最根本的要求是稳态无静差,所 以将其设计为Ⅱ型系统。在双闭环调速系统中,Ts和Toi一般都比Tl小很 多,所以将其约为一个惯性环节,取T∑i=Ts+Toi。这样,经过这样的近似处 理后,电流环的控制对象是一个双惯性环节,要将其设计成典型Ⅰ型系 统,同理，转速环的被控对象形如上式,应设计成Ⅱ型系统,因此转速调 节器也设计成为PI型调节器,如下式所示:
•
262.7>Wci
满足
• （3）忽略反电动势的改变可能对电流环动态的影响条件 • 262.7<Wci 满足
转速环
1.结构选择 • 按照设计要求，选择PI调节器 2.参数计算 传函为
K n ( n s 1) WASR ( s) ns
两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为的惯性环节
导 师: 王立乔 讲说人: 侯培卓 组 数: 第九组
小组成员
• 组长：侯培卓 张超 • 组员：苏晓 陈云 毕兰东 王黎杰 梁家玮 顾海旺
研究思路
1.掌握直流电机传动的工作原理与应用； 2.设计数字控制双闭环 H 桥可逆直流脉宽调速系统。
3.建立数学模型，计算其参数；
4.进行数字仿真，验证其设计；
• •
•
图5-8转速电流双闭环直流调速系统结构
双闭环控制的直流脉宽调速系统(H桥)实验报告(2014)
正转时，闭环控制特性 n = f(Ug)
n（rpm）
1172 1100 1000 902 791 692 594
Ug（V）
4.06 3.78 3.41 3.07 2.69 2.35 2.02
反转时，闭环控制特性 n = f(Ug)
n（rpm）
1168 1096 997
Ug（V）
4.02 3.77 3.43
实验名称：双闭环控制的直流脉宽调速系统（H 桥）
实验目的：
1． 了解 PMW 全桥直流调速系统的工作原理。 2． 分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用。
实验仪器设备：
1．DJK01 电源控制屏； 2．DJK08 可调电阻、电容箱； 3．DJK09 单相调压与可调负载； 4．DJK17 双闭环 H 桥 DC/DC 变换直流调速系统； 5．DD03-2 电机导轨、测速发电机及转速表； 6．DJ13-1 直流发电机； 7．DJ15 直流并励发电机； 8．D42 三相可调电阻； 9．慢扫描示波器； 10．万用表。
实验数据及结果：
系统的开环特性 n =f（Id）
n（rpm）
1130
Id（A）
0.9
1160 0.8
1190 0.7
1225 0.58
1265 0.45
1288 0.4
1300 0.37
电动机转速接近 n=l200rpm，闭环机械特性 n =f(Id)
n（rpm）
1168 1146 1116 1101
Ug 不变，改变 RG 使 Id 逐渐下降，测出相应的转速 n 及电流平均值 Id。 2．系统闭环特性的测定：将电流反馈量调节电位器调到最高端。 转向选择开关拨至“正向”，Ug >0，电动机启动后，测量测速发电机输出电压，将高电 位端接入速度反馈的 T1 端，低电位端接入 T2 端，以保证速度反馈为负值。 闭环机械特性的测定： 1) 调节给定 Ug 、转速反馈和电流反馈调节电位器使电机转速 n=1200rpm，这时 Un
H桥直流可逆斩波器设计与实验
《电力电子技术》课程三级项目项目名称：H桥直流可逆斩波器设计与实验指导教师：班级、组次：课题组成员：2019年12月项目分工及组内评分表填表要求：如实填写项目的组内分工（每人完成的百分比或者每人负责的内容），并按ABCD四档评分，A档不能超过两个，每一档都必须H桥可逆斩波器设计（燕山大学电气工程学院）摘要：设计H桥可逆斩波电路的控制电路及驱动电路，通过驱动电路控制主电路晶闸管的开通与关断，通过控制电路输出不同的方波，来控制电压占空比和电流的方向及电机的转速与转向，此外，对主电路的直流电压的参数，晶闸管的型号进行选取来完成直流电机的驱动。
1 前言基于H桥可逆斩波电路，设计相应的控制电路及驱动电路来控制H桥可逆斩波电路的晶闸管的开通与关断，进而控制电机的正转与反转，实现直流电机的四象限运行。
在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
无论是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、商务与办公设备中，还是在日常生活的家用电器中，都大量地使用着各种各样的电动机。
随着交流调速的迅速发展，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迎。
但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。
直流电机是广泛应用于电动汽车、数控机床和家电等领域的重要器件。
采用MOS管和专用栅极驱动芯片搭建H桥式驱动电路, 主控电路基于ARM 微处理器, 利用PWM方波通过控制电枢电压的大小占空比从而调节电机速度, 以及利用霍尔电流传感器检测电机电流大小监测电机运行情况, 从而达到稳定、精细、准确地控制无刷直流电机的正常运行。
H桥式电路可以实现无刷直流电机正反运转, 并且工作稳定、功耗小、效率高, 实现了无刷直流电机稳定可靠软启动和平稳精细调速控制。
直流电动机制动性能与起动性能都较为理想, 而且能够实现大范围的平滑调速, 因而在电力拖动领域中的应用十分常见。
以控制角度分析, 直流电机调速也成为交流拖动系统的重要基础。
h桥控制直流电机可逆实验结论
h桥控制直流电机可逆实验结论
在电气工程领域，H桥是一种常用的电路结构，用于控制直流电机的方向和速度。
H桥电路由四个开关组成，可以控制电流的流向，从而实现电机的正反转。
本文将介绍H桥控制直流电机可逆实验的结论和相关内容。
我们需要了解H桥电路的基本原理。
H桥电路由四个开关组成，分为上下两个半桥。
当上半桥的两个开关闭合，下半桥的两个开关断开时，电流从电源正极经过上半桥到达电机，使电机正转；当下半桥的两个开关闭合，上半桥的两个开关断开时，电流从电机经过下半桥返回电源负极，使电机反转。
在实验中，我们通过控制H桥电路中的开关状态来控制直流电机的转向。
实验结果表明，当上半桥的两个开关闭合，下半桥的两个开关断开时，电机正转；当下半桥的两个开关闭合，上半桥的两个开关断开时，电机反转。
这验证了H桥电路可以实现直流电机的正反转控制。
通过改变开关的工作频率和占空比，我们还可以控制直流电机的转速。
实验结果显示，随着工作频率的增加，电机的转速也随之增加；而随着占空比的增加，电机的平均电压也随之增加，从而影响电机的转速。
这说明H桥电路不仅可以实现直流电机的正反转控制，还可以实现对电机转速的精确调节。
总的来说，H桥电路是一种有效的直流电机控制方法，可以实现电机的正反转和速度控制。
通过实验验证，我们可以得出结论：H桥控制直流电机可逆，能够实现电机的正反转，并且可以通过调节工作频率和占空比来控制电机的转速。
这为电气工程领域的电机控制提供了重要的参考和指导。
希望本文能够帮助读者更好地理解H桥控制直流电机可逆实验的结论和相关内容。
全桥(H桥)DCDC变换电路实验
实验3 全桥（H桥）DC/DC变换电路实验一．实验目的1．掌握开环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。
二．实验内容1．PWM控制器SG3525性能测试。
2．控制单元测试。
3．H型PWM变换器性能测试。
三．实验系统的组成和工作原理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。
PWM变换器主电路系采用H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节。
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1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．NMCL-22实验箱。
3．直流电动机M03及测速发电机4．双踪示波器、万用表。
五．实验方法采用NMCL—22挂箱1．UPW模块的SG3525性能测试（1）用示波器观察UPW的“1”端的电压波形，记录波形的周期，幅度(最大值、最小值)；（2）调节RP电位器，记录2端输出波形的最大占空比和最小占空比。
2．控制电路的测试——逻辑延时时间的测试将UPW的“2”端与DLD(逻辑延迟环节)的”1”相连接。
用示波器同时观察DLD的“2”端和“3”端。
记录延迟时间t d3．DC/DC带电阻(灯箱)负载。
1）将H桥的U、V、W分别与电源的U、V、W相连。
H桥的1、3相连。
2）将电阻负载（灯箱）以串联的方式接入“6”端和“7”端。
3）确认灯箱的所有灯泡处于断开位置。
3）调整RP电位器，将占空比调整为50%。
合上主电源，将一组串联的灯泡打向通的位置。
观察并记录负载两端的电压波形，并用万用表直流档记录负载电压的数值（参考方向为6->7），同时观察灯泡的亮度。
全桥(H桥)DCDC变换电路实验
实验3 全桥（H桥）DC/DC变换电路实验一．实验目的1．掌握开环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。
二．实验内容1．PWM控制器SG3525性能测试。
2．控制单元测试。
3．H型PWM变换器性能测试。
三．实验系统的组成和工作原理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。
PWM变换器主电路系采用H型结构形式，UPW为脉宽调制器，DLD为逻辑延时环节。
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1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．NMCL-22实验箱。
3．直流电动机M03及测速发电机4．双踪示波器、万用表。
五．实验方法采用NMCL—22挂箱1．UPW模块的SG3525性能测试（1）用示波器观察UPW的“1”端的电压波形，记录波形的周期，幅度(最大值、最小值)；（2）调节RP电位器，记录2端输出波形的最大占空比和最小占空比。
2．控制电路的测试——逻辑延时时间的测试将UPW的“2”端与DLD(逻辑延迟环节)的”1”相连接。
用示波器同时观察DLD的“2”端和“3”端。
记录延迟时间t d3．DC/DC带电阻(灯箱)负载。
1）将H桥的U、V、W分别与电源的U、V、W相连。
H桥的1、3相连。
2）将电阻负载（灯箱）以串联的方式接入“6”端和“7”端。
3）确认灯箱的所有灯泡处于断开位置。
3）调整RP电位器，将占空比调整为50%。
合上主电源，将一组串联的灯泡打向通的位置。
观察并记录负载两端的电压波形，并用万用表直流档记录负载电压的数值（参考方向为6->7），同时观察灯泡的亮度。
H桥直流可逆斩波器设计与实验
《电力电子技术》课程三级项目项目名称：H桥直流可逆斩波器设计与实验指导教师：班级、组次：课题组成员：2019年12月项目分工及组内评分表填表要求：如实填写项目的组内分工（每人完成的百分比或者每人负责的内容），并按ABCD四档评分，A档不能超过两个，每一档都必须H桥可逆斩波器设计（燕山大学电气工程学院）摘要：设计H桥可逆斩波电路的控制电路及驱动电路，通过驱动电路控制主电路晶闸管的开通与关断，通过控制电路输出不同的方波，来控制电压占空比和电流的方向及电机的转速与转向，此外，对主电路的直流电压的参数，晶闸管的型号进行选取来完成直流电机的驱动。
1 前言基于H桥可逆斩波电路，设计相应的控制电路及驱动电路来控制H桥可逆斩波电路的晶闸管的开通与关断，进而控制电机的正转与反转，实现直流电机的四象限运行。
在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
无论是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、商务与办公设备中，还是在日常生活的家用电器中，都大量地使用着各种各样的电动机。
随着交流调速的迅速发展，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迎。
但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。
直流电机是广泛应用于电动汽车、数控机床和家电等领域的重要器件。
采用MOS管和专用栅极驱动芯片搭建H桥式驱动电路, 主控电路基于ARM 微处理器, 利用PWM方波通过控制电枢电压的大小占空比从而调节电机速度, 以及利用霍尔电流传感器检测电机电流大小监测电机运行情况, 从而达到稳定、精细、准确地控制无刷直流电机的正常运行。
H桥式电路可以实现无刷直流电机正反运转, 并且工作稳定、功耗小、效率高, 实现了无刷直流电机稳定可靠软启动和平稳精细调速控制。
直流电动机制动性能与起动性能都较为理想, 而且能够实现大范围的平滑调速, 因而在电力拖动领域中的应用十分常见。
以控制角度分析, 直流电机调速也成为交流拖动系统的重要基础。
H桥可逆直流调速系统设计与实验Word版
CDIO项目报告书项目名称：H桥可逆直流调速系统设计与实验姓名：班级：学号：指导老师：日期：摘要在电力拖动系统中，调节电压的直流调速系统是应用最为广泛的一种调速方法，除了利用晶闸管获得可控的直流电源外，还可以利用其他可控的电力电子器件，采用脉冲调制的方法，直接将恒定的直流电压调制为极性可变、大小可调的直流电压，用以实现直流电机电枢电压的平滑调节，构成脉宽直流调速系统。
本报告采用了PWM脉宽调制的方法，完成了H桥可逆带转速负反馈的单闭环直流调速系统的设计及实验。
介绍了作为PWM控制器脉冲控制芯片的SG3525和驱动芯片IR2110的引脚功能与工作原理，转速调节器的选择以及参数的优化设计。
本文重点介绍了H桥可逆直流调速系统的总体结构、设计原理及参数优化设计方法，提供了通过matlab仿真进行实验效果预分析和校正处理，得到较为理想结果后进行实际操作和调试的实验思路。
关键词：PWM脉宽调制单闭环直流调速SG3525 matlab仿真前言1.项目研究报告的目的：本项目研究目的在于通过对H桥可逆直流调速系统的设计与调试，加深学生对电力电子拖动相关原理的认识和理解，提高学生的团结协作能力，锻炼学生的动手操作能力。
2．项目研究报告的范围：(1) H桥可逆直流调速系统的基本原理；(2) 转速器的选型以及参数的优化设计；(3) ＰＷＭ调速系统的的基本原理；(4) SG3525芯片的介绍以及脉冲产生原理及控制接线；(5) IR2110的脉冲功率放大原理及控制接线。
(6) 相关电路设计：控制电路设计；主电路设计；保护电路设计；供电电源设计；操作系统设计。
3.该领域所做工作和研究概况对H桥电路工作的了解，对电路板及元件进行了解和认识。
对单闭环原理进行了解和运用。
学习并自行设计各个环节的参数以及需要的电阻电容的大小。
4.研究报告的意图和实验预期结果设计成单闭环直流调速调节系统，以动态和静态性能设计好各个环节所用器件的具体参数。
H桥PWM数字直流调速系统设计
摘要随着现代化步伐的加快，人民生活水平的提高，对自动化的需求也越来越高。
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，应用领域越来越大，这就对电动机的控制提出了极高的要求。
应用于直流电机的调速方式很多，其中以PWM脉宽调制调速方式应用最为广泛，而PWM脉宽调制中，H型PWM脉宽调制的性能尤为突出。
本文是基于H型PWM数字直流调速系统设计，对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。
它以单片机为控制核心，由双闭环（电流环和转速环）、驱动电路、电流检测、键盘输入、LED数码管显示、报警电路等几部分组成。
采用全控型大功率晶体管GTR，可方便的控制其通断，因此它组成的H型PWM调速系统除结构简单外，更具有开关频率高、主回路脉动成分小、低速运行性能好等优势。
关键词：单片机 PWM 直流电动机 GTRAbstractWith the accelerated pace of modernization, the people's living standards improve, the demand for automation is increasingly high. DC motor it has a more flexible, adjust the speed, the method is simple, easy-to large-scale smooth speed control and good performance characteristics, application areas is growing, demand the very best this motor control. Applied to the DC motor speed control There are many ways, the most widely used of which the PWM pulse width modulation speed control applications, the PWM pulse width modulation, especially the performance of H-type PWM pulse width modulation.This article is based on the H-type PWM digital DC speed control system design, the various parts of the argument, trying to achieve the best performance in each component unit. MCU control core, double closed-loop (current loop and speed loop), the drive circuit, the current detection, keyboard input, LED digital display, alarm circuit composed of several parts. Full-controlled power transistors GTR, the control off, it is composed of H-type PWM speed control system apart from the simple structure, but also has a high switching frequency, the small pulsation composition of the main circuit, running at low speed performance and other advantages.Keywords: microcontroller PWM DC motor GTR目录第1章概述................................................... - 1 -1.1问题的引出 (1)1.2直流电动机控制的发展史 (1)1.3PWM数字直流调速的特点 (3)1.3.1 PWM直流调速的特点................................... - 3 -1.3.2 电动机微机控制的特点................................. - 3 -1.4本设计的主要内容 (4)第2章方案的设计及论证......................................... - 5 -2.1控制方案的选择 (5)2.2控制器及元器件的选择与设计 (6)2.2.1 控制器的选择......................................... - 6 -2.2.2 晶体管的选择......................................... - 7 -2.2.3 电动机的选择......................................... - 7 -2.2.4 电流调节器的设计..................................... - 8 -2.2.5 转速调节器的设计..................................... - 8 -2.2.6 电动机转速的检测..................................... - 8 -2.2.7 电流检测............................................ - 11 -2.2.8 显示电路............................................ - 11 -2.2.9 A/D转换器的选择.................................... - 11 - 第3章系统硬件设计............................................ - 13 -3.1控制单元电路设计 (13)3.1.1 AT89C51单片机的概述................................ - 13 -3.1.2 时钟电路设计........................................ - 16 -3.1.3 复位电路设计........................................ - 17 -3.2主电路的设计 (19)3.3驱动电路的设计 (21)3.4测速电路 (22)3.5键盘显示电路 (22)3.6电流检测电路 (23)3.7A/D转换电路 (24)3.8报警电路 (25)3.9直流电源电路的设计 (26)第4章系统软件设计............................................ - 28 -4.1系统设计思想 (28)4.2编程语言的选择 (30)4.3PID算法的单片机程序的实现 (32)4.4数据采集及处理子程序设计 (35)4.4.1 数据采集子程序...................................... - 35 -4.4.2 数字滤波子程序...................................... - 36 - 总结.......................................................... - 37 - 致谢.......................................................... - 38 - 参考文献........................................................ - 39 - 附录1：H型PWM数字直流调速系统设计原理图....................... - 40 - 附录2：H型PWM数字直流调速系统设计程序清单..................... - 41 -第1章概述1.1 问题的引出数字直流调速装置，它不仅能成功地做到从给定信号、调节器参数设定、直到触发脉冲的数字化，使用通用硬件平台附加软件程序控制一定范围功率和电流大小的直流电机，而且同一台控制器甚至可以仅通过参数设定和使用不同的软件版本对不同类型的被控对象进行控制，强大的通讯功能使它能够和 PLC 等各种器件通讯组成整个工业控制过程系统，具有操作简便、抗干扰能力强等特点。
H桥可逆直流调速系统设计与实验1
CDIO项目报告书项目名称：H桥可逆直流调速系统设计与实验姓名：班级：学号：指导老师：日期：在电力拖动系统中，调节电压的直流调速系统是应用最为广泛的一种调速方法，除了利用晶闸管获得可控的直流电源外，还可以利用其他可控的电力电子器件，采用脉冲调制的方法，直接将恒定的直流电压调制为极性可变、大小可调的直流电压，用以实现直流电机电枢电压的平滑调节，构成脉宽直流调速系统。
本报告采用了PWM脉宽调制的方法，完成了H桥可逆带转速负反馈的单闭环直流调速系统的设计及实验。
介绍了作为PWM控制器脉冲控制芯片的SG3525和驱动芯片IR2110的引脚功能与工作原理，转速调节器的选择以及参数的优化设计。
本文重点介绍了H桥可逆直流调速系统的总体结构、设计原理及参数优化设计方法，提供了通过matlab仿真进行实验效果预分析和校正处理，得到较为理想结果后进行实际操作和调试的实验思路。
关键词：PWM脉宽调制单闭环直流调速 SG3525 matlab仿真1.项目研究报告的目的：本项目研究目的在于通过对H桥可逆直流调速系统的设计与调试，加深学生对电力电子拖动相关原理的认识和理解，提高学生的团结协作能力，锻炼学生的动手操作能力。
2．项目研究报告的范围：(1) H桥可逆直流调速系统的基本原理；(2) 转速器的选型以及参数的优化设计；(3) ＰＷＭ调速系统的的基本原理；(4) SG3525芯片的介绍以及脉冲产生原理及控制接线；(5) IR2110的脉冲功率放大原理及控制接线。
(6) 相关电路设计：控制电路设计；主电路设计；保护电路设计；供电电源设计；操作系统设计。
3.该领域所做工作和研究概况对H桥电路工作的了解，对电路板及元件进行了解和认识。
对单闭环原理进行了解和运用。
学习并自行设计各个环节的参数以及需要的电阻电容的大小。
4.研究报告的意图和实验预期结果设计成单闭环直流调速调节系统，以动态和静态性能设计好各个环节所用器件的具体参数。
做出仿真，由于时间急迫性。
双闭环控制的直流脉宽调速系统(H桥)实验报告(2014)
U g不变，改变R G使I d 逐渐下降，测出相应的转速n及电流平均值I d。
2．系统闭环特性的测定：将电流反馈量调节电位器调到最高端。
转向选择开关拨至“正向”，U g >0，电动机启动后，测量测速发电机输出电压，将高电位端接入速度反馈的T1端，低电位端接入T2 端，以保证速度反馈为负值。
闭环机械特性的测定：1) 调节给定U g 、转速反馈和电流反馈调节电位器使电机转速n=1200rpm，这时U n=-0.9V，U i =0.4V，U g =1.89V。
改变负载电阻R G ,将平均电流I d 及转速n记录下来。
2) 调节给定U g 、转速反馈和电流反馈调节电位器使电机转速n=1000rpm，这时U n=-0.76V，U i =0.33V，U g =1.58V。
改变负载电阻R G ,将平均电流I d 及转速n记录下来。
3) 将转向选择开关为“反向”重复确定测速发电机电压的接入极性；再测定其闭环机械特性。
闭环控制特性的测定：调节给定Ug 及负载电阻RG ，使系统稳定在Id =Ied ，n=1200rpm，逐渐降低Ug ，记录相关的Ug 与n。
实验数据及结果：系统的开环特性n =f（I d）n（rpm）1130116011901225126512881300I d（A）0.90.80.70.580.450.40.37电动机转速接近n=l200rpm，闭环机械特性n =f(I d)n（rpm）1168114611161101108210681002I d（A）0.630.70.80.850.90.950.99电动机转速接近n=1000rpm，闭环机械特性n =f(I d)n（rpm）1003100210011000995968905I d（A）0.560.680.760.870.940.960.99正转时，闭环控制特性n = f(U g)n（rpm）117211001000902791692594 U g（V） 4.06 3.78 3.41 3.07 2.69 2.35 2.02反转时，闭环控制特性n = f(U g )n （rpm ） 1168 1096 997 902 805 699 596 U g （V ）4.023.773.433.12.762.392.04结果分析：跟据实验数据计算可得，当系统开环运行时，S=20.8%，当系统闭环运行时，1200|14.3%N S ==，1000|9.7%N S ==。
基于H型主电路的直流PWMM可逆调速系统设计
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X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：直流可逆调速，数字触发，PWM,数字控制器AbstractToday,autocontrol systems have been widely used and deleloped in every Walk of life,while DC speed regulation as the artery in the area of electric drive systems acts the main effect in modernization production.DC speed regulation is mainly made up of control unite,power unite and DC motor.For a long time,DC motor has possessed the main role in the area of electric drive field because of its neatly adjust,easy method and smooth timing in wide rage,also,its control performance is very good.With the rapid development of microputer,it is widely used in the control field.This paper reserches reversible DC-PWM timing system with a dual-converter anddual-closed-loop.Beginning with the theory of the DC timing system,this article has build up the maths model of the reversible DC-PWM timing system with a dual-converter anddual-closed-loop，discussing a new control method that bines microputer with DC-drive.Based on the overall review of control object,the emphasis is put on the part of control system,which includes the discussion of hardware and software,control policy and algorithm,etc.In the hardware,it fully utilizes the advantage of microputer that are abundant interface and fast speed so as to realize the control of the system.This paper analyzes the working principles of the system and some key technical issues of the application based on the IGBT apparatus,which include drive circuit,snubber circuit,protection and controlling the quantity of heat,and so on.In the aspect of microputer control,it has discussed the principle of number touch off、number velocity testing、current/velocity controller、number PWM modulator and presents the hardware/software scheme to achieve it.Keywords:reversible DC timing system,number touch off, Pulse-Width Modulation,number controller目录摘要1Abstract31 引言71.1问题的提出71.2 PWM控制的现状和分类101.3 微机控制电机的发展和现状111.4 电机微机控制系统的特点121.5本课题在实际应用方面的意义和价值132 微机控制双闭环可逆直流PWM调速系统原理设计152.1 系统框图162.2转速、电流双闭环调速系统及其静特性172.2.1 问题的提出172.2.2转速、电流双闭环调速系统的组成192.2.3稳态结构图和静特性192.2.4各变量的稳态工作点和稳态参数计算212.3双闭环脉宽调速系统的动态性能222.3.1动态数学模型222.3.2起动过程分析232.3.3 动态性能和两个调节器的作用252.4电流调节器和转速调节器的设计282.4.1电流调节器的设计282.4.2 转速调节器的设计303 可逆PWM变换器323.1可逆PWM变换器工作原理323.2 PWM控制电路353.2.1 脉宽调速系统的开环机械特性363.2.2 脉宽调制器和PWM变换器的传递函数373.3本章小结384 系统的仿真394.1 Matlab/Simulink简介394.2 Simulink的启动与界面说明414.2.1 启动Simulink414.2.2 Simulink的菜单414.2.3 Simulink的功能模块组414.3 Simulink的仿真过程424.3.1 创建结构图文件424.3.2 结构图程序设计424.3.3 Simulink仿真的启动与停止434.4 建立仿真模型435 H桥PWM直流可逆调速系统的仿真分析及结果455.1 H桥PWM开环调速系统仿真结果455.2 H桥PWM双闭环调速系统的仿真结果485.3 本章小结496 总结50参考文献52附录A:外文翻译56附录B：中文翻译621 引言1.1问题的提出为什么我们要研究一种由计算机系统控制的PWM直流控制系统？要回答这个问题，首先我们应该系统的论述一下电动机转速控制系统的发展历程及现状。
基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计
毕业设计（论文）题目：基于H桥控制的直流电机调速系统电路的设计（英文）：Based on the H-bridge driver circuit of DC motor speed control system design院别：自动化学院专业：电气工程及其自动化（师范）姓名：李玲弟学号：2009105444028指导教师：杨宁日期：2013年5月基于H桥控制的直流电机调速系统电路的设计摘要本文介绍了基于H桥驱动的直流电机调速系统，系统采用芯片LN298搭建H桥驱动电路，PWM调速信号由单片机AT89AC52提供，电机的驱动运转控制由单片机控制H桥，H桥再驱动直流电机。
文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM 信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。
此外，本文中还采用了芯片LN298作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块。
另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到A/D转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。
关键词：PWM调速；H桥驱动；直流电机测速；数码管显示Based on the H-bridge driver circuit of DC motor speed control system designABSTRACTThis article describes the DC motor speed control system based on the H-bridge driver, the system uses the chip LN298 build H-bridge driver circuit, PWM speed control signal is provided by the microcontroller AT89AC52 control H-bridge motor drive operation is controlled by a microcontroller, H-bridge DC motor drive. Articles using a specialized chip composed of a PWM signal generating system, and on the principle of the PWM signal generating method, and how to adjust the duty cycle of the PWM signal by software programming, thereby controlling the input signal waveform are made. elaboration. In addition, this paper also uses a chip LN298 as a forward speed of a DC motor power amplifier circuit driver module. In addition, the present system uses a tachogenerator to measure the rotational speed of the DC motor, after the filtering circuit, the measured value to the A / D converter, and, ultimately, as a feedback value PI operator input to the microcontroller, thus realizing the DC motor speed control.Key words：PWM speed control; H bridge driver; DC Motor Speed; digital display目录1绪论 (1)1.1基于H桥控制的直流电机调速系统设计目的和意义 (1)1.1.1选题的目的和意义： (1)1.1.2国内外研究现状简述： (1)1.1.3毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段： (1)1.2利用H桥控制直流电机转速系统的设计项目发展 (1)1.3利用H桥控制的直流电机转速系统的设计原理 (2)2直流电机调速控制概述 (3)2.1直流电机的工作原理 (3)2.2直流电机的调速特性 (4)2.3直流电机的几种调速方法 (4)2.3.1 静止可控整流器（简称V-M系统） (6)2.3.2 PWM调速系统的优点 (7)2.4直流电机调速PWM信号形成原理 (7)2.4.1 直流电机电枢的PWM调压调速原理 (8)2.4.2 脉宽调制占空比调节 (8)2.4.3 PWM控制信号产生的方法 (10)3系统元器件介绍 (11)3.1单片机的选型： (11)3.1.1主要特性： (11)3.1.2管脚说明 (12)3.2 电机驱动H桥选型 (14)3.3红外对管 (15)3.4 晶振 (18)3.5 四位数码管 (20)3.5.1 4位数码管的驱动方式 (21)3.5.2 4位数码管的引脚图 (21)3.5.3 4位数码管的参数 (22)3.5.4 4位数码管区分共阴阳极的方法 (22)4直流电机调速系统电路设计 (24)4.1 稳压电源电路设计 (24)4.2 系统PWM调速的设计 (26)4.3 电机测速电路 (27)4.3.1红外线发射管 (27)4.3.2红外线接收管 (27)4.3.3红外计数电路 (28)4.4 直流电机H桥驱动的设计 (29)4.4.1、H桥驱动电路 (29)4.4.2 使能控制和方向逻辑 (30)4.4.3 基于LN298驱动的硬件设计 (31)4.5 直流电机转速显示 (32)5直流电机驱动控制系统软件设计 (33)5.1直流电机正反转、加速、减速、启动与停止软件设计 (33)5.2 LED速度显示软件设计 (35)参考文献 (37)致谢 (38)附件A1基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计的硬件图 (39)附件A2基于H桥驱动直流电机调速系统电路的设计的实物图 (40)基于H桥驱动直流电机的调速系统的电路设计1绪论1.1基于H桥控制的直流电机调速系统设计目的和意义1.1.1选题的目的和意义：在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
双闭环h桥直流可逆调速系统
图六 H形双极式逆变器电路
U g1
U g4
O
ton
T
U g2
U g3
O
U AB Us
O
ton
T
-U s
id
O
t t
t
id1
id2
t
图七 H形双极式逆变器的驱动电压波形
双极式控制可逆PWM变换器的 输出平均电压为
U dtT onU sT Tton2T ton1U s
如果定义占空比 t o，n 电压系
1 TmTl
满足条件；
电流环小惯性环近似处理： 即
ci
1 3
1 TsTo i
1 3Ts1 Toi1 3（ 0.08 1 1 2-3 0 ） 5212.2 1 1 2ci1
满足条 件
i5% 按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随指标为：
,满足设计要求。
b转速环节设计
转速环小时间常数
：
T n
KI
0.5 T i
3030
. 30
c．校验近似条件
c．校验近似条件
电流环截止频率 :
c i kI30.3300
晶闸管装置传递函数近似条件
：
ci
1 3T s
即:
1 3Ts
1
30.08
2150-3 4
0
4.400ci
满足近似条件；
忽略反电动势对电流环影响的条件： ci 3
即
3T m 1 T l 30 .5 1 3 1 0 0 .02 8 79 8 .19 9 9 ci
04
参数计算与计算机仿真
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①设计要求
实验三十三 双闭环控制的直流脉宽调速系统(H桥)
实验三十三双闭环控制的直流脉宽调速系统（H桥）一、实验目的(1)了解PWM全桥直流调速系统的工作原理。
(2)分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理本实验系统原理框图如图5-12所示：图5-12 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统原理框图(1)系统组成给定值U g与速度反馈量U fn叠加后经速度调节器ASR的PI调节作为电流环的给定输入，它与电流反馈量U fi叠加后经电流调节器ACR的PI调节向PWM 调节器输出一控制电平U c，PWM调制器产生一频率不变的矩形脉冲波，其脉冲宽度即占空比将随U c值的变化而改变，其占空比可调范围0 ≤ρ≤1。
此PWM 脉冲经逻辑延时，功放、隔离等处理后，送到开关器件（IGBT管）的栅极。
外加直流电源Us经H全桥逆变电路输出一与占空比ρ相对应的调制电压，经平波电抗器L d驱动直流电机M，发电机G则作为电动机的负载，由同轴上的测速发电机取得速度反馈信号。
电流反馈信号取自主电路的取样电阻Rs两端。
(2)PWM的生成原理在图5-12中，PWM调制器用于产生一路PWM脉冲波,它是由专用芯片TL494产生，其内部原理图如图5-13所示：图5-13 TL494的内部原理图在本实验中，把PWM调制器接成图5-14所示：图5-14 PWM波形发生器外围接线图上图中只利用了TL494的一组输出脉冲。
只要控制TL494的输入端即“1”脚输入一电平,即可以在输出端“8”脚相应地得到占空比可调节的PWM脉冲,其中PWM脉冲的频率为5.7KHz。
(3)H桥逆变电路结构原理H桥DC/DC逆变电路的结构图如图5-15所示。
图5-15 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统功能原理框图本实验系统的主电路采用单极性PWM控制方式，其中主电路由四个IGBT 管构成H桥，G1～G4分别由PWM产生电路产生后经过驱动电路放大，再送到IGBT相应的栅极，用以控制IGBT管的通断。
1H型主电路的直流PWM-M可逆调速系统仿真与设计1
1.1 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。
一次是元器件的更新，即以大功率半导体器件晶闸管取代传统的变流机组，以线形组件运算放大器取代电磁放大器件。
后一次技术更新主要是把现代控制理论和计算机技术用于电气工程，控制器由模拟式进入了数字式。
在前一次技术更新中，电气系统的动态设计仍采用经典控制理论的方法。
而后一次技术更新是设计思想和理论概念上的一个飞跃和质变，电气系统的结构和性能亦随之改观。
在整个电气自动化系统中，电力拖动及调速系统是其中的核心部分。
现代的电力拖动控制系统都是由惯性很小的晶闸管、电力晶体管或其他电力电子器件以及集成电路调节器等组成的。
经过合理的简化处理，整个系统一般都可以用低阶近似。
而以运算放大器为核心的有源校正网络（调节器），和由 R 、C 等元件构成的无源校正网络相比,又可以实现更为精确的比例、微分、积分控制规律,于是就有可能将各种各样的控制系统简化和近似成少数典型的低阶系统结构。
目前，随着大功率电力电子器件的迅速发展，交流变频调速技术已日臻成熟并日渐成为实际应用的主流，但这并不意味着传统的直流调速技术已经完全退出了实际应用的舞台。
相反，近几年交流变频调速在控制精度的提高上遇到了瓶颈，于是直流调速的优势就显现了出来。
直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
譬如在对控制精度有较高要求的造纸，转台，轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置，因此加强对直流调速系统的研究还是很有必要的。
1.2 直流调速系统的方案设计1.2.1 设计已知参数1、拖动设备：直流电动机： W P N 185= V U N 220= A I N 1.1= N r n min /1600=，过载倍数5.1=λ。
2、负载：直流发电机：W P N 100= V U N 220= A I N 5.0= N r n min /1500= 3、机组：转动惯量22065.0Nm GD =1.2.2 设计指标1、D ＝４，稳态时无静差。
基于h型电路的直流可逆调速系统设计
基于h型电路的直流可逆调速系统设计基于H型电路的直流可逆调速系统设计引言：直流电机广泛应用于工业生产和家庭电器中，而直流电机的调速系统设计对于提高工作效率和降低能耗至关重要。
基于H型电路的直流可逆调速系统是一种常用的控制方案，本文将详细介绍这种系统的设计原理和实现方法。
一、H型电路的结构和原理H型电路是由四个功率晶体管组成的桥式电路，其中两个晶体管为上桥臂，两个晶体管为下桥臂。
该电路的结构简单紧凑，可以实现电机的正转、反转和制动控制。
H型电路工作原理如下：1. 当S1、S4导通，S2、S3截止时，电机正转；2. 当S2、S3导通，S1、S4截止时，电机反转；3. 当S1、S4截止，S2、S3截止时，电机制动。
二、直流可逆调速系统设计基于H型电路的直流可逆调速系统由电机、电源、控制电路和传感器组成。
系统的设计目标是实现电机的高效率工作和精确的调速控制。
1. 电源设计：选择适当的直流电源，根据电机的额定电压和额定电流确定电源的参数。
同时，要保证电源具有较好的稳定性和可靠性，以确保系统的正常运行。
2. 控制电路设计：控制电路是整个系统的核心部分，它负责接收控制信号并控制H型电路的导通和截止。
控制电路应具备以下功能：（1）接收来自调速器的控制信号，并进行电平转换和放大；（2）根据控制信号生成对应的PWM信号；（3）控制H型电路晶体管的导通和截止，实现电机的正转、反转和制动控制。
3. 传感器设计：为了实现精确的调速控制，需要在电机轴承处安装速度传感器，并将传感器输出的速度信号送回控制电路。
控制电路根据速度信号进行反馈控制，调整PWM信号的占空比，从而实现电机的调速控制。
4. 保护设计：为了确保系统的安全可靠运行，需要设计相应的保护电路。
常见的保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护等，这些保护电路能够在电机出现异常时及时切断电源，以避免电机受损或引发其他安全问题。
5. 性能优化：为了提高系统的性能和效率，可以采用先进的控制算法和技术。
H桥可逆直流调速系统设计与实验
H桥可逆直流调速系统设计与实验————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：燕山大学CDIO课程项目研究报告项目名称： H桥可逆直流调速系统设计与实验学院（系)：电气工程学院年级专业：学号：学生姓名:指导教师：日期: 2014年6月3日目录前言 (1)摘要 (2)第一章调速系统总体方案设计 (3)1。
1 转速、电流双闭环调速系统的组成 (3)1.2.稳态结构图和静特 (4)1。
2。
1各变量的稳态工作点和稳态参数计算 (6)1.3双闭环脉宽调速系统的动态性能 (7)1.3.1动态数学模型 (7)1.3。
2起动过程分析 (7)1.3。
3 动态性能和两个调节器的作用 (8)第二章 H桥可逆直流调速电源及保护系统设计 (11)第三章调节器的选型及参数设计 (13)3.1电流环的设计 (13)3.2速度环的设计 (15)第四章Matlab/Simulink仿真 (17)第五章实物制作 (20)第六章性能测试 (22)6。
1 SG3525性能测试 (22)6。
2 开环系统调试 (23)总结 (26)参考文献 (26)前言随着交流调速的迅速发展，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迎。
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,并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在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，如要求快速起制动、突加负载动态速降时，单闭环系统就难以满足。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程中的电流或转矩。
在单闭环系统中，只有电流截至负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只是在超过临界电流值以后,靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击,并不能很理想的控制电流的动态波形。
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燕山大学 CDIO课程项目研究报告项目名称： H桥可逆直流调速系统设计与实验学院（系）：电气工程学院年级专业：学号：学生姓名：指导教师：日期： 2014年6月3日目录前言 (1)摘要 (2)第一章调速系统总体方案设计 (3)1.1 转速、电流双闭环调速系统的组成 (3)1.2.稳态结构图和静特 (4)1.2.1各变量的稳态工作点和稳态参数计算 (6)1.3双闭环脉宽调速系统的动态性能 (7)1.3.1动态数学模型 (7)1.3.2起动过程分析 (7)1.3.3 动态性能和两个调节器的作用 (8)第二章 H桥可逆直流调速电源及保护系统设计 (11)第三章调节器的选型及参数设计 (13)3.1电流环的设计 (13)3.2速度环的设计 (15)第四章Matlab/Simulink仿真 (17)第五章实物制作 (20)第六章性能测试 (22)6.1 SG3525性能测试 (22)6.2 开环系统调试 (23)总结 (26)参考文献 (26)前言随着交流调速的迅速发展，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迎。
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，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在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，如要求快速起制动、突加负载动态速降时，单闭环系统就难以满足。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程中的电流或转矩。
在单闭环系统中，只有电流截至负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只是在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。
实际工作中，在电机最大电流受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡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，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。
实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程，按照反馈控制规律，电流负反馈就能得到近似的恒流过程。
问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不要电流负反馈发挥主作用，因此需采用双闭环直流调速系统。
这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用在不同的阶段。
项目预期成果：设计一个双闭环可逆直流调速系统，实现电流超调量小于等于5%；转速超调量小于等于5%；过渡过程时间小于等于0.1s的无静差调速系统。
项目分工：参数计算：仿真：电路设计：电路焊接：PPT答辩：摘要本设计的题目是基于SG3525的双闭环直流电机调速系统的设计。
SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环和电流环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。
如果对系统的动态性能要求较高，则单闭环系统就难以满足需要。
而转速、电流双闭环直流调节系统采用PI调节器可以获得无静差；构成的滞后校正，可以保证稳态精度；虽快速性的限制来换取系统稳定的，但是电路较简单。
所以双闭环直流调速是性能很好、应用最广的直流调速系统。
本设计选用了转速、电流双闭环调速控制电路，本课题内容重点包括调速控制器的原理，并且根据原理对转速调节器和电流调节器进行了详细地设计。
概括了整个电路的动静态性能，最后将整个控制器的电路图设计完成,并且进行仿真。
关键词：双闭环直流可逆调速系统、H桥驱动电路、SG3525信号产生电路、PI调节器、MATLAB仿真第一章调速系统总体方案设计1.1转速单闭环调速系统的组成图1.带电流截止反馈的转速单闭环直流调速系统1.2稳态结构框图和静特性为了分析单闭环调速系统的静特性，先绘出了它的电流截止负反馈环节的输人一输出特性如图2所示。
图2.电流截止负反馈环节的输人一输出特性的闭环直流调速系统稳态结构图，如图3所示。
图3带电流截止反馈的闭环直流稳态结构框图3上式对应带电流截止反馈闭环调速系统的静特性如图4 41.3双闭环脉宽调速系统的动态性能1.3.1动态数学模型考虑到单闭环控制的结构可绘出单闭环调速系统的动态结构图，如图5所示。
图中W表示转速调节器的传递函数。
为了引出电流反馈，电机的动态结构图中必须()ASR S把电流I显露出来。
d图5单闭环直流调速系统的动态结构框图1.3.2起动过程分析设置单闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程，因此在分析单闭环调速系统的动态性能时，有必要首先探讨它的起动过程。
(a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程 (b)理想快速起动过程图6 调速系统起动过程的电流和转速波形1.3.3 动态性能和调节器的作用1）动态抗扰性能1．抗负载扰动由图5动态结构图中可以看出，负载扰动作用在电流环之后，只能靠转速调节器来产生抗扰作用。
因此，在突加（减）负载时，必然会引起动态速降（升）。
为了减少动IdL n I d I dm I dL n t I dO I dm I dcr n n (a) (b)态速降（升），必须在设计ASR时，要求系统具有较好的抗扰性能指标。
2.抗电网电压扰动图7单闭环脉宽调速系统的动态抗扰性能2）转速调节器的作用（1）使转速n跟随给定电压*mU变化，稳态无静差。
（2）对负载变化起抗扰作用。
（3）其输出限幅值决定允许的最大电流。
5 7第二章H桥可逆直流调速电源及保护系统设计直流调速用的可控直流电源直流驱动系统电压控制的方式来调节电枢电压需要一个特殊的可控直流电源。
比较常用的可以控制直流电源有以下三个：1、静态控制整流器使用静态可控整流得到一个可调的直流电压。
2、直流斩波器或脉宽调制转换器：用不变的直流电源或者不可以控制的整流电源提供电能，使用电力电子开关器件斩波器或脉宽调制，从而产生可以变化的直流电压。
3、旋转变流机组由交流电机和直流发电机组成单位，获得可调的直流电压。
旋转变流机组需要的设备多，体积大，费用高，效率低，安装复杂，运行有噪声，维护不方便。
静止式可控整流器虽然克服了旋转变流机组的许多缺点，而且还大大缩短了响应时间，但闸流管容量小，汞弧整流器造价较高，体积仍然很大，维护麻烦，万一水银泄漏，将会污染环境，危害身体健康。
目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统，由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。
同时，其对过电压、过电流都十分敏感，容易损坏器件。
由于以上种种原因，所以选择了脉宽调制变换器进行改变电枢电压的直流调速系统。
直流220V的电源可通过单相桥式整流电路产生，但是由于整流电路的输出电压具有较大的交流部分，不能适合大多数电子电路及设备的要求。
因此，一般在整流后，还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。
电源电路如图所示，与用于信号处理的滤波电路相比，直流电源中滤波电路的显著特点是：均采用无源电路；理想情况下，滤去所有交流成分，只保留直流成分；能够输出较大电流。
系统的保护包括过压，过流和短路保护。
该模块用于电枢电流的检测与过流保护，至于电枢回路和直流母线侧。
限流电阻：为了避免大电容C在通电瞬间产生过大的充电电流，在整流器和滤波电容间的直流回路上串入限流电阻（或电抗），通上电源时，先限制充电电流，再延时用开关K将短路，以免长期接入时影响整流电路的正常工作，并产生附加损耗。
泵升限制电路：当脉宽调速系统的电动机转速由高变低时（减速或者停车），储存在电动机和负载转动部分的动能将会变成电能，并通过双极式可逆PWM 变换器回送给直流电源。
由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回送电能，电机制动时只好给滤波电容充电，从而使电容两端电压升高，称作“泵升电压”。
过高的泵升电压会损坏元器件，所以必须采取预防措施，防止过高的泵升电压出现。
可以采用由分流电阻R和开关元件（电力电子器件）VT组成的泵升电压限制电路。
当滤波电容器C两端的电压超过规定的泵升电压允许数值时，VT导通，将回馈能量的一部分消耗在分流电阻R上。
第三章调节器的选型及参数设计①设计要求：电流超调量5%转速超调量过渡时间②本报告设计为H 桥可逆直流双闭环调速系统，分为内环电流环ACR 与外环转速环ASR 两部分，现将参数整定如下： 设计已知基本参数为：直流电动机额定电压： U N =54V额定电流： I N =3.24A 额定转速： n N =1450r/min 电枢电阻： R a =1.5Ω 电枢回路总电阻： R=4Ω 电枢电感： L = 2mH转动惯量： J=0.76g.触发整流环节的允许过载倍数：λ=1.5 3.1电流环的设计 3.1电流环的设计根据设计要求电流超调量，并保证稳态电流无差，可按典型I 型系统设计电流调节器。
电流控制。
电流环控制对象是双惯性型的,所以把电流调节器设计成PI 型的，其传递函数为1()i ACR ii s W s K sττ+= 式中 i K ——电流调节器的比例系数；i τ——电流调节器的超前时间常数 a ． 计算电流调节器参数电流环小时间之和按小时间常数近似处理：i s oi 0.0000250.000030.000055T T T ∑=+=+=(s T 和oi T 一般都比l T 小得多,可以当作小惯性群近似地看作是一个惯性环节)。
ACR 超前时间常数i l 0.0005s T τ==；电流环开环时间增益:要求5%i σ≤，故应取i 0.5I K T =∑，因此 10.50.59090.9090.000055I i K s T -∑===于是，ACR 的比例系数为:0.000549090.9090.8172.0610.8i i Is R K K K τβ⨯==⨯=⨯b ． 校验近似条件 电流环截止频率19090.909ci I K s ω-==晶闸管装置传递函数近似条件：sT 31i c ≤ω 即11113333.33330.000025ci s s T ω-==⨯＞满足近似条件；忽略反电动势对电流环影响的条件：,13lm ci T T ≥ω即1l 1133787.430.029030.0005cim s T T ω-==<⨯满足近似条件；小时间常数近似处理条件：ois ci T T 131≤ω即1111112171.6330.0000250.00003cis oi s T T ω-==>⨯满足近似条件。