转速电流双闭环H形双极式PWM直流调速系统的设计-副本

转速电流双闭环H形双极式PWM直流调速系统的设计 32.设计分析 4()双闭环调速系统结构图 4（2）.双闭环直流调速控制系统原理图 5（3）.双闭环调速系统的动态结构框图 5 6()确定时间常数: 6（2）选择转速调节器结构 6 6 7 7 7 8()确定时间常数 8（2）选择电流调节器的结构 8（3）计算电流调节器参数 9（4）校验近似条件 9 ()转速调节器 （2）电流调节器 （4）H型双极式可逆PWM桥式电路 （5三相整流变压器、晶闸管整流调速装置 （6）转速检测电路 参考文献 WM控制调速系统已经被广泛地应用，其优点还是日益突现，而带有双闭环的调电阻=8Ω,允许电流过载倍数=2，电势系数Ce=0.12V.min/r电,磁时间常数输入电阻R0=40KΩ。已计算出电力晶体管D202的开关频率f=1kHz，WM环节的放大倍数Ks=4.8.试对该系统进行动态参数设计，设计指标：稳态无静差，电流超调量<=5%；i空载启动到额定转速时的转速超调；过渡过程时间t<=0.1s。(1)双闭环调速系统结构图直流双闭环调速系统的结构图如图1所示，转速调节器与电流调节器串级连接，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制βRACRUn*+ASR+(2).双闭环直流调速控制系统原理图LV+G(3).双闭环调速系统的动态结构框图3.转速环参数的设计：(1)确定时间常数：1)电流环等效时间常数2)转速滤波时间常数T由已知条件知3)转速环小时间常数T、(2)选择转速调节器结构由于设计要求无静差，且要求设计为典II系统，转速调节必须含有积分环节；故转速调节器ASR选择PI调节器，其传递函数为 (3)计算转速调节器参数：转速反馈系数α:由U*=an可知：于是，可以算出ASR的比例系数为：(4)校验近似条件：转速环截止频率：w=KT1)校验电流环传递函数简化条件：,满足简化条件。2)校验小时间常数近似处理条件：(5)计算调节器电阻和电容：已知,各电阻和电容值计算如下：R=KR=5.4×40=216KΩ,可近似取220KQ,取0.20μF,取0.5μF(6)验证空载起动到额定转速时的超调量：当h=5时，查表得，=37.6%,不能满足设计要求。实际上，由于这是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。设理想空载起动时，负载系数z=0,已知直流电机参数：P=0.2KW,U,满足空载起动到额4.电流环参数的设计：(1)确定时间常数1)整流装置滞后时间常数T。因为f=1khz,所以T=0.001s2)电流滤波时间常数T。(2)选择电流调节器的结构根据设计要求δ≤5%,并保证稳态电流无静差，因此可按典I系统设计电(3)计算电流调节器参数此电流反馈系数β:因又根据已知条件知K=4.8(4)校验近似条件满足近似条件。满足近似条件。3)校验电流环小时间常数近似处理条件：满足近似条件。(5)计算调节器的电阻电容：R=KR=4.63×40KΩ=185.2KΩ,近似取R=185KQ5.直流双闭环系统的完整硬件实现原理图6.原理图上实现所要求的直流调速系统的主电路系统是由10V直流电源，转速调节器ASR,电流调节器ACR,SG3524芯片，H型双极式可逆PWM桥式电路，三相整流变压器、晶闸管整流调速装置、测速发电机和霍尔电流互感器组成。转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置，然后通过脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。与此同时，由测速发电机检测电机的实时转速，并用霍尔电流互感器对电枢电流进行实时跟踪，以达到设计要求。7.原理图上每个元件选定的依据及其分析：(1)转速调节器对于一个控制系统而言，最关键的是控制器的设计，控制器设计的好坏关系到控制系统性能的优劣。控制器要求实时性强，通用性强，具有较强的智能，在满足性能指标的前提下应尽可能的简单。转速反馈电路各个参数在已经算出，并标注在图中。这里选用PI控制器，因为设计要求无静差，且要求设计为典II系统，转速调节必须含有积分环节，同时，PI控制器还能在满足设计要求的前提下，尽可能的提高系统的稳定性。(2)电流调节器电流反馈电路各个参数在已算出，并标注在图中。由于要求δi≤5%,并（3）SG3524芯片采用集成脉宽调制器SG3524作为脉冲信号发生的核心元件。它的主要作用节器输出的控制电压作为2引脚输入，通过其电压大小调节11、14引脚的输出脉（4）H型双极式可逆PWM桥式电路“H”型是双极性驱动电路的一种，也称为桥式电路。其电路的正向电压；当控制信号输入为低电平时，晶闸管VT1和VT4截止，此时另一（5三相整流变压器、晶闸管整流调速装置整流变压器和晶闸管整流调速装置的功能是将输入的交流电整流后变成直(6)转速检测电路转速检测电路与电动机同轴安装一台测速发电机，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压nU,与给定电压*nU相比较后，得到转速偏差电压nU输送给转速调节器。测速发电机的输出电压不仅表示转速的大小，还包含转通过调节电位器即可改变转速反馈系数。脉冲宽度调制PWM,就是指保持开关周期T不变，调节开关导通时间t对脉点而成为电力电子技术等领域最广泛应用的控制方式。利用SG3524集成PWM控制器设计了一个基于PWM控制的直流调速系统，本系统采用了电流转速双闭环控制，并且设计了完善的保护措施，既保障了系统的可靠运行，又使系统具有较高的动、静态性能。双闭环调速系统起动过程的电流和转速波形是接近理想快速起动过程波形的。按照ASR在起动过程中的饱和情况，可将起动过程分为三个阶段，即电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调节阶段。从起动时间上看，Ⅱ阶段恒流升速是主要的阶段，因此双闭环系统基本上实现了电流受限制下的快速起动，利用了饱和非线性控制方法，达到“准时间最优控制”。带PI调节器的双闭环调速系统还