双闭环直流调速控制系统设计

系统进行电机控制。首先需要根据设计要求确定出调速方案和主电路的结构型 Matlab软件对完整的设计系统进行模拟仿真，得到仿真波形。关键词：双闭环；直流调速器；控制系统；晶第1章绪论以上的技术创新，使得现在直流式调速控制系统的性能指标已经发生了很大变1.2研究现状(1)国内现状及发展趋势(2)国外现状及发展趋势从80年代中后期起，世界各大电气公司都在竞相开发数字式调速传动装置第2章课题中应用的主要技术率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。20世纪80年代集成化、模块化方向继续发展，第三代电力功率的变频调速装置(1000—10000kw)采用GTO器件。20世纪90年代至今，电ASPM等。模块化功率器件将是21世纪主宰器件。需要指出的是，以上所述的力电子技术连同电力传动控制与计算机技术一起仍是21世纪最重要的两大技电路大多采用具有高度输出口HSO的单片机(如80196)及数字信号处理器现有调速产品调查：6RA70调速系统西门子SIMOREGK6RA23/24系列全的SIMOREGDCMaster6RA70系列全数字直流调速产品，在6RA24产品的基4)所有工艺板、通讯板都可与新一代的SIMO流从15A至3000A。紧凑型整流器可以并联使用，提供高至12000A的电流，励磁电路可以提供最大85A的电流。频率范围为45Hz-65Hz(电枢和励磁互不相关)。工作在扩大的频率范围第3章直流调速系统的主电路设计3.1晶闸管-电动机直流调速系统3.1.1主电路拓扑结构图三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过直流3.1.2电力电子器件选型步骤3.1.3选择功率器件的标准3.2电力电子器件的应用电路图3.2三相全控桥整流电路的集成触发电路A/D模数变换将控制电压U.模拟量转换成与U成正比的脉冲频率数字量。用cp表示，分别送到三个分频器。分频器用七位二进制集成电路计数器组成，3.3信号检测装置测量系统测量系统可用信号传感器理信号调理图3.3信号检测及处理电路2)变送器。一般来讲，传感器输出的电信号都比较微弱，有些传感器的输号或者0～5V的电压信号。 经精确设计，其输出电动势E和转速n成线性关系，即E=Kn,K是常数。改变第4章双闭环直流调速系统的控制理论图4.1为转速、电流双闭环调速系统的原理图，图4.2为双闭环调速系统的级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出图4.1双闭环调速系统电路原理图UBQIs+11Ut4.1双闭环直流可逆调速系统的相关参数4.2电流环结构图电流环结构图的简化分为忽略反电动势的动态影响、等效成单位负反馈系统、小惯性环节的近似处理等环节。在一般情况下，系统的电磁时间常数T1远小于机电时间常数Tm,因此转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即DE≈0。这时，电流环如图4.3所示。1K图4.3忽略反电动势动态影响的电流环动态结构图4.2.1确定时间常数4.2.2选择电流调节器的结构4.2.3计算ACR比例系数4.2.4验证近似条件晶闸管整流装置传递函数的近似条件：满足近似条件忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：满足近似条件电流环小时间常数近似处理条件：4.2.5计算调节器的电阻值和电容值按所用运算放大器取R,=40KQ,满足近似条件图4.4含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器4.3转速调节系统的动态结构图电流环经简化后可视作转速环中的一个环节，接入转速环内，电流环等效环用电流环的等效环节代替电流环后，整个转速控制系统的动态结构图便如图4.5所示：ASRR↵2图4.5用等效环节代替电流环的转速环的动态结构图4.3.1确定时间常数4.3.2选用PI调节器为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器ASR中，现在在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。由此可见，ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为，式中：K,转速调节器的比例系数，T,转速调节器的超前时间常数。4.3.3计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5,但是经检验转速超调量不符合要求，故选h=3设计。则ASR的超前时间常数为：转速环开环增益为：ASR的比例系数为：4.3.4验证近似条件转速环截止频率为：电流环传递函数简化条件为：满足近似条件转速环小时间常数近似处理条件为：满足近似条件。图4.6含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器第5章双闭环直流调速系统仿真EE005-tftar45可用于求解一般的微分方程，采用四阶、五阶龙格-库塔法。仿真结果如图5.2图5.2双闭环调速系统仿真结果第6章数字控制器的设计环节根据系统原理我们设计了数字控制双闭环直流调速系统硬件结构，如图6.1主电路：三相交流电源经不可控整流器变换为电压恒定的直流电源，再经过进行分析比较，若发生故障立即进行故障诊断，以便及时处理，避免故障进一步着cV(电块检调电改稳测隔发构电浓检滴处理地冲型性rrss)心和其境外设输电曲本本图6.1微机数字控制双闭环直流PWM调速系统硬件结构图6.2软件设计部分NYNYNYYYNN图6.2系统主程序设计总体流程图因此，用汇编或其他高级语言编写电机微机实时控制系统的应用程序，是整个系开始开始u(k)=K₄Tram*(k)+4₁(NYu₁Ck)-HNYNY图6.3增量式数字PI调节器程序框图增量式PI程序：Fosc=12MHZ,用一个定时器/计数器定时50ms,用R2计数器内容