直流伺服电机调速系统的设计

电力电子技术课程设计报告题目直流伺服电机调速系统的设计专业电气工程及其自动化

班级

学号

学生姓名

指导教师

2011年春季学期

设计任务书直流伺服电机调速系统的设计

一、设计任务

设计一个永磁直流伺服电机的调速控制系统，通过电位器可以调节电机的转速和转向。电机为反电势负载，在恒转矩的稳态情况下，电机转速基本与电枢电压成正比，电机的转向与电枢电压的极性有关。

二、设计条件与指标

1.单相交流电源，额定电压220V；

2.电机：额定功率500W，额定电压220V

，额定转速1000rpm，Ra=2Ω，

dc

La=10mH；

3.电机速度调节范围±（10~100）%；

4.尽量减小电机的电磁转矩脉动；

三、设计要求

1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较确定主电路结构和控制方案；

2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要的保护电路；

3.参数计算，选择主电路元件参数分析主电路工作原理；

4.利用PSIM进行电路仿真优化；

5.撰写课程设计报告。

四、参考文献

1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社；

2.陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学版；

3.余永权，《单片机在控制系统中的应用》，电子出版社；

一、总体设计

1.主电路的选型

根据设计任务的要求，要实现对电机的调速，只要对加在电机两端的电压进行调节。我们先确定了一个方案，先是用一个二极管整流桥将接入的220V交流电整流为直流，再用一个buck电路实现对加在电机两端电压的调节。对于调速的实现通过一个外加电位器控制对buck电路的触发脉冲的调节来实现对电机电压的调节。对于电机转向的控制，可以用四个IJBT 运用触发脉冲来实现对电机正反转的控制。主电路图如下所示：

整流电路：

整流采用二极管整流，输

入电压为220V交流电，

输出电压为198V。电感L

和电容C的值取经验值。调压电路：

调压电路采用buck降压电路，可以实现电压的平滑过渡，使得电机在运行时平稳运行，不会出现过大的震动，电路的脉冲采用30000Hz的三角波，电感L和电容C的值取经验值，对于电压的调节采用电压反馈闭环控制和通过电位器的调节共同控制，电压传感器的参数为0.05，电位器接11V的直流电压，当输出电压为220时传感器的得到的值刚好为11,通过一个比较器和PI调节器，再加一个限幅装置使得闭环控制回路能够有效可靠的控制输出电压的幅值，使得输出电压为想要得到的电压。

正反转控制电路：

这部分电路的主要功能是通过控制触发脉冲的高低来实现对电机正反转的控制当1的脉冲为高电平时，电机正转，为低电平时电机反转。通过控制四个IJBT 的开通和关断，来实现对加在电机两端电压的正负的转换，这个电路还应加上保护电路，和缓冲电路保证在电压换相时不会出现短暂的高电压和高电流冲击。

二、仿真实验

电机正转时的电机两端的电压在稳定时达到了220V，转速接近1000转，基本达

到设计要求，