PWM直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設計

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯PWM直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設計 運動掌握 系統(tǒng)大作業(yè) 直流 P雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，基本數(shù)據(jù)如下: （1） 直流電機:額定功率 15W,額定電樞電壓20VDC,額定電樞電流 1、25A,勵磁電壓 22VDC，勵磁電流 0、16A,額定轉速 1500rm,額定轉矩200gm,允許過載倍數(shù) 1、2； （2） PWM 變換器：占空比 15%8%; （3） 時間常數(shù):電磁時間常數(shù)0,機電時間常數(shù) 87m; （4） 掌握器得最大輸入/輸出電壓均不超過 3V 設計要求: （1） 靜態(tài)指標,轉速電流無靜差; （2） 動態(tài)指標，電流超調(diào)不超過 5%;空載啟動到額定轉速時得轉速超調(diào)不

2、超過0%。 請完成轉速調(diào)整器、電流調(diào)整器得設計、理論仿真與調(diào)試。 1 1 、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)得結構圖 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)得結構圖如圖所示,轉速調(diào)整器與電流調(diào)整器串極聯(lián)結,轉速調(diào)整器得輸出作為電流調(diào)整器得輸入，再用電流調(diào)整器得輸出去掌握 PW裝置。其中脈寬調(diào)制變換器得作用就是:用脈沖寬度調(diào)制得方法,把恒定得直流電源電壓調(diào)制成頻率肯定、寬度可變得脈沖電壓序列，從而可以轉變平均輸出電壓得大小,以調(diào)整電機轉速，達到設計要求。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)得結構圖 2 2 、電路設計 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路得如圖所示。PWM 逆變器得直流電源由溝通電網(wǎng)經(jīng)不控得二極管整流器產(chǎn)生,并采納大電容濾波,以獲得恒定得直

3、流電壓。由于直流電源靠二極管整流器供電，不行能回饋電能，電動機制動時只好對濾波電容充電，這時電容器兩端電壓上升稱作"泵升電壓'。為了限制泵升電壓,用鎮(zhèn)流電阻 Rz 消耗掉這些能量,在泵升電壓達到允許值時接通 VTz。 H 橋式直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路 四單元GBT 模塊型號：20M12U 主要參數(shù)如下： =200 =16A =1 2 2 、給定基準電源 此電路用于產(chǎn)生5電壓作為轉速給定電壓以及基準電壓,如圖所示: 給定基準電源電路 2 2 、2 2 雙閉環(huán)調(diào)整器電路設計 為了實現(xiàn)閉環(huán)掌握，必需對被控量進行采樣,然后與給定值比較,打算調(diào)整器得輸出,反饋得關鍵就是對被控量進行采樣與

4、測量。 2 2 、2 2 、 電流 調(diào)整器 由于電流檢測中經(jīng)常含有溝通重量,為使其不影響調(diào)整器得輸入,需加低通濾波。此濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)表示，由初始條件知濾波時間常數(shù),以濾平電流檢測信號為準。為了平衡反饋信號得延遲，在給定通道上加入同樣得給定濾波環(huán)節(jié),使二者在時間上協(xié)作恰當。 圖 2-3 含給定濾波與反饋濾波得型電流調(diào)整器 2 2 、2 2 、 2 轉速調(diào)整器 由測速發(fā)電機得到得轉速反饋電壓含有換向紋波,因此也需要濾波,由初始條件知濾波時間常數(shù)。依據(jù)與電流環(huán)一樣得原理，在轉速給定通道上也加入相同時間常數(shù)得給定濾波環(huán)節(jié)。 3 3 、調(diào)整器得參數(shù) 整定 本設計為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 電

5、路基本數(shù)據(jù)如下 1）電磁時間常數(shù)； 2)機電時間常數(shù); 3)觸發(fā)整流環(huán)節(jié)得允許過載倍數(shù)=1、2; 設計指標: 1）靜態(tài)指標:無靜差; 2)動態(tài)指標:電流超調(diào)量；空載起動到額定轉速時得轉速超調(diào)量。 計算反饋關鍵參數(shù): C=T/a0、9408 eCt/、5=、098V、r n(UN-N)Ce R57、7 = Un/N=、02V(r/mi) =Uim/Idm=2V/A 、電流環(huán)得設計 1）確定時間常數(shù) PM 裝置滯后時間常數(shù)：Ts=0、0017s。電流濾波時間常數(shù):。T=0、017+、0020、003s (與一般都比小得多,可以當作小慣性群近似地瞧作就是一個慣性環(huán)節(jié))。 2）選擇電流調(diào)整器結構 可按

6、典型型設計電流調(diào)整器。電流環(huán)掌握對象就是雙慣性型得,所以把電流調(diào)整器設計成 PI 型得,其傳遞函數(shù)為 式中 電流調(diào)整器得比例系數(shù);電流調(diào)整器得超前時間常數(shù)。 3)選擇電流調(diào)整器得參數(shù) A超前時間常數(shù)；改電流環(huán)開環(huán)時間增益:要求,故應取，因此 于就是,CR 得比例系數(shù)為: 4）校驗近似條件 電流環(huán)截止頻率: (1)晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件： 即 滿意近似條件； (2)忽視反電動勢對電流環(huán)影響得條件： 即 滿意近似條件; （3)小時間常數(shù)近似處理條件: 即 滿意近似條件。 5)計算調(diào)整器電阻與電容 調(diào)整器輸入電阻為,各電阻與電容值計算如下 取 ，取 ,取 3 3 、 轉速環(huán)得設計 1)確定時間常

7、數(shù) （)電流環(huán)等效時間常數(shù) (2）轉速濾波時間常數(shù) ()轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理 2)選擇轉速調(diào)整器結構 按跟隨與抗擾性能都能較好得原則,在負載擾動點后已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，為了實現(xiàn)轉速無靜差,還必需在擾動作用點以前設置一個積分環(huán)節(jié),因此需要由設計要求,轉速調(diào)整器必需含有積分環(huán)節(jié),故按典型型系統(tǒng)選用設計I調(diào)整器，其傳遞函數(shù)為 3)選擇調(diào)整器得參數(shù) 依據(jù)跟隨性與抗干擾性能都較好得原則取,則 ASR 超前時間常數(shù)為 轉速開環(huán)增益: S得比例系數(shù): 4）近似校驗 轉速截止頻率為: ()電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件: 現(xiàn)在 滿意簡化條件。 (2)小時間常數(shù)近似處理條件: 現(xiàn)在 cnon isT Tw > =´ ´=-S18 . 54005 . 0 0037 . 0 21312131 滿意近似條件。 5）計算調(diào)整器電阻與電容 調(diào)整器輸入電阻 ,則 ，取 125 ,取 0、5 ,取 0、5 6)檢驗轉速超調(diào)量 當 h=5 時，查表得，=37、6%,不能滿意