直流PWM调速系统的设计.docx

· 设计性质: 课程设计
目录        1
摘要        1
一、设计任务        2
（一）系统总体方案确定        2
（二）主电路硬件结构、参数计算和元件选择        3
（三）系统参数计算        3
（四） 设计要求        3
二、系统总体方案设计        3
1、方案比较        3
2、方案论证        4
3、方案选择        5
三、双闭环直流调速系统硬件结构        5
1、主电路        6
2、限流电阻        7
3、泵升电压限制        7

四、主电路参数计算和元件选择        8
1、整流二极管选择        8
2、绝缘栅双极晶体管选择        8
五、 调整器参数设计和选择        9
1、调整器工程设计方法基础思绪        9
2、电流环参数设计        9
3、转速环参数        10
六、课程设计心得体会        13
参考文件        14

　　设计任务
　　（一）系统总体方案确定
　　方案比较、方案论证、方案选择
　　（二）主电路硬件结构、参数计算和元件选择
　　双闭环直流调速系统硬件结构中主电路、限流电阻、泵升电压限制设计，主电路参数计算包含整流二极管计和绝缘珊双极晶体管计算和选择
　　（三）系统参数计算
　　1、电流调整器ACR中，计算。
　　2、转速调整器ASR中，计算。
　　（四） 设计要求
　　直流电动机设计双闭环直流调速系统，技术要求以下：
　　额定功率Pe=18kW；额定电压Ue=220V额定电流Ie=94A；额定转速=1000r/min;电枢回路总电阻R=0.45Ω;电磁时间常数=0.0297s;机电时间常数Tm=0.427s；电动势系数=0.2059V*min/r；转速过滤时间常数；电流反馈存放系数；转速反馈存放系数；转速调整器采样周期；调速范围0-1000 r/min ;电流过载倍数：1.5倍;电流超调量，运算放大器，电流反馈系数
　　晶体管PWM功率放大器：工作频率：2kHz；工作方法：H型双极性

综 合 课 程 设 计

电子电气工程系

题目：直流PWM调速系统设计

专业班级：电气工程及自动化0803班
学生姓名：刘俊勇
学生学号： 9501S014
指导老师：李军生
设计时间：1月4日

电子电气系电气专业级
综合课程设计指导书
时间：-第一学期
一．题目
直流PWM调速系统设计
二．设计目标
（1）培养学生正确设计思想，理论联络实际工作作风，严厉认真、实事求是科学态度和勇于探索创新精神。
（2）培养学生综合利用所学知识，分析和处理工程技术问题能力。
（3）经过课程设计实践，训练并提升学生在理论计算、工程绘图、查阅设计资料、利用标准和规范和应用计算机等方面能力。
三． 内容
依据所学知识，熟练选择学过器件完成直流PWM调速系统原理设计、安装及调试。
四．要求
每个学生需独立完成，期末时提交源程序和课程设计汇报。
五、进度
整个设计过程在一周内完成。
六、成绩评定
运行每个同学程序、审阅课程设计汇报，依据下面标准给每位同学评定课程设计考试成绩。
1  原理设计正确（60%）  2  知识点利用适当（10%）
3  原理设计合理 （20%）    4.汇报撰写正确、无误（10%）

编制： （指导老师署名）
审定： （教研室主任署名）

电子电气系电气专业级
综合课程设计任务书
时间：-第一学期
    一．题目
    直流PWM调速系统设计
    二．设计要求
    1． 直流PWM调速系统应含有以下功效：
⑴．电源电压：DC30V,15V
⑵．转速超调小于5%
⑶系统无静差。
2．写出设计总结汇报。
    三．给定条件：
    集成运放、SG3525、LDS18200或分立MOSFET、30V,1000rpm伺服电机等。
四．工作计划
整个设计过程在一周内完成。
编制： （指导老师署名）
审定： （教研室主任署名）
直流PWM调速系统设计
序言
在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪后四十年曾进行了两次重大技术更新。一次是元器件更新，即以大功率半导体器件晶闸管替换传统变流机组，以线形组件运算放大器替换电磁放大器件。后一次技术更新关键是把现代控制理论和计算机技术用于电气工程，控制器由模拟式进入了数字式。在前一次技术更新中，电气系统动态设计仍采取经典控制理论方法。以后一次技术更新是设计思想和理论概念上一个飞跃和质变，电气系统结构和性能亦随之改观。在整个电气自动化系统中，电力拖动及调速系统是其中关键部分。
现代电力拖动控制系统全部是由惯性很小晶闸管、电力晶体管或其它电力电子器件和集成电路调整器等组成。经过合理简化处理，整个系统通常全部能够用低阶近似。而以运算放大器为关键有源校正网络（调整器），和由 R、C等元件组成无源校正网络相比,又能够实现更为正确百分比、微分、积分控制规律,于是就有可能将多种多样控制系统简化和近似成少数经典低阶系统结构。假如事先对这些经典系统作比较深入研究,把它们开环对数频率特征看成预期特征,搞清楚它们参数和系统性能指标关系,写成简单公式或制成简明图表,则在设计实际系统时,只要能把它校正或简化成经典系统形式,就能够利用现成公式和图表来进行参数计算,这么,就建立了工程设计方法可能性。
现在，伴随大功率电力电子器件快速发展，交流变频调速技术已日臻成熟并日渐成为实际应用主流，但这并不意味着传统直流调速技术已经完全退出了实际应用舞台。相反，近几年交流变频调速在控制精度提升上碰到了瓶颈，于是直流调速优势就显现了出来。直流调速仍然是现在最可靠，精度最高调速方法。譬如在对控制精度有较高要求造纸，转台，轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置，所以加强对直流调速系统研究还是很有必需。鉴于直流调速系统在国民经济和工农业生产和国防事业中关键作用，有必需对直流调速系统作深入研究和开发。
本文基于PWM双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机双闭环直流调速系统。首先描述了变频器发展历程，提出了PWM调速方法优势，指出了未来PWM调速方法发展前景，点出了研究PWM调速方法意义。应用于直流电机调速方法很多，其中以PWM变频调速方法应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为此次设计基础理论，本文将对PWM理论进行具体叙述。在此基础上，本文将做出SG3525单片机控制H型PWM变频调速系统整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上全部达成最好系统性能。