双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计

《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 ********* 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

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： (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)

4.2.2 正、反向驱动的功能 (18)

5 双闭环调节器设计 (19)

5.1电流环的设计 (19)

5.1.1确定时间常数 (20)

5.1.2 选择电流调节器结构 (21)

5.1.3选择电流调节器参数 (21)

5.1.4 检验近似条件 (21)

5.1.5计算ACR的电阻和电容 (22)

5.2转速环的设计 (22)

5.2.1 确定时间常数 (22)

5.2.2 ASR结构设计 (22)

5.2.3 选择ASR参数 (23)

5.2.4 校验近似条件 (23)

5.2.5 计算ASR电阻和电容 (23)

5.2.6 检验转速超调量 (23)

5.2.7 校验过渡过程时间 (24)

5.3反馈单元 (24)

5.3.1 转速检测装置选择 (24)

5.3.2 电流检测单元 (24)

6 结束语 (25)

7 系统总电路图 (25)

参考文献 (27)

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

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、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。

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→直至理论实现要求→硬件设计→制板、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。为了发挥同学们的主观能动作用，且避免方案及结果雷同，在选定系统方案时，规定外的其他参数由同学自已选定。

1、主电路采用二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器;

2、速度调节器和电流调节器采用PI调节器；U*nm=U*im =Ucm=10V

3、机械负载为反抗性恒转矩负载，系统飞轮矩（含电机及传动机构）GD2 ＝1.5Nm2；

4、主电源：可以选择三相交流380V供电，变压器二次相电压为52V；

5、他励直流电动机的参数：见习题集【4-19】（p96）nN=1000r/min，电枢回路总电阻R=2Ω，电流过载倍数λ=2；

6、PWM装置的放大系数Ks=11；PWM装置的延迟时间Ts=0.4ms。

4 设计任务

a) 总体方案的确定；

b) 主电路原理及波形分析、元件选择、参数计算；

c) 系统原理图、稳态结构图、动态结构图、主要硬件结构图；

d) 控制电路设计、原理分析、主要元件/参数的选择；

e) 调节器、PWM信号产生电路的设计；

f) 检测及反馈电路的设计与计算。

5 课程设计报告的要求：

1、不准相互抄袭或代做，一经查出，按不及格处理；

2、报告字数：不少于8000字（含图、公式、计算式等）。

3、形式要求：以《福建农林大学本科生课程设计》（工科）的规范化要求撰写。要求文字通顺、字迹工整、公式书写规范。报告书上的图表允许徒手画，但必须清晰、正确且要有图题。

4、必须画出系统总图，总图不准徒手画，电路图应清洁、正确、规范。未进行具体设计的功能块允许用框图表示，且功能块之间的连线允许用标号标注。

6 结束语