PWM直流可逆双闭环调速系统.doc

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 实训报告 题 目 PWM直流双闭环可逆调速 系统 学生姓名 张 玺 专业班级 电气工程1042 学 号 201010710253 系 （部） 电气信息工程学院 指导教师(职称) 程辉（讲师） 完成时间 2013年 7月 4日 摘要 以电力电子学和电机调速技术为基础，本设计了一种基于PWM控制技术的直流电机调速控制系统;为了得到好的动静态性能，该控制系统采用了双闭环控制，电流传感器与测速电机共同实现速度控制的功能，同时完成了人机交互的任务。 对于调速系统中要用到的大功率半导体开关器件，本文选用的是IGBT。论文对PWM控制的原理进行了说明，并给出了它在系统中的应用电路。论文对系统中用到测速电机和电流传感器的原理和应用也进行了介绍。最后分析了系统的静动态特性，结果表明双闭环控制对系统的性能有很大的改善，即双闭环控制系统有响应快，静态稳定性好的特点。 关键词: 可逆；PWM控制；双闭环。 目录 第一章 引言 3 1.1直流电动机的调速方法介绍 3 1.2 PWM控制技术介绍 3 1.2.1 什么是PWM 3 1.2.2 PWM的优越性 3 1.2.3 PWM变换器的工作状态和电压、电流波形 4 第二章 直流电机调速系统 7 2.1 电路主要部分设计? 7 2.1.1电路总体结构框图 7 2.1.2电流调节器设计与参数计算 7 2.1.3转速调节器设计与参数计算 8 2.2 基于MATLAB的仿真模型 9 第三章 系统的仿真、仿真结果和输出及结果分析 10 3.1开环系统仿真波形 10 3.2单闭环系统仿真波形 11 3.3双闭环系统正反转仿真波形 12 3.4波形分析结果 14 小结与体会 15 第一章 引言 1.1直流电动机的调速方法介绍 直流电动机的调速方法有三种：????（1）调节电枢供电电压U改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。????（2）改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。????（3）改变电枢回路电阻R在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。的极性随开关器件驱动电压极性的变化而改变，其控制方式有双极式、单级式、受限单级式等多种，这里只着重分析最常用的双极式控制的可逆PWM变换器。 双极式控制可逆PWM变换器的4个驱动电压波形如图1-2所示，它们的关系是：。在一个开关周期内，当时，，电枢电流沿回路1流通；当时，驱动电压反相，沿回路2经二极管续流，。因此，在一个周期内具有正负相间的脉冲波形，这是双极式名称的由来。 图1-1 桥式可逆PWM变换器 图1-2也绘出了双极式控制时的输出电压和电流波形。相当于一般负载情况，脉动电流的方向始终为正；相当于轻载情况，电流可以在正负方向之间脉动，但平均值仍为正，等于负载电流。在不同情况下，器件的导通，电流的方向与回路都和有制动电流通路的不可逆PWM变换器相似。电动机的正反转则体现在驱动电压正、负脉冲的宽窄上。当正脉冲比较宽时，，则的平均值为正，电动机正转，反之则反转；如果正、负脉冲相等, ，平均输出电压为零，则电动机停止。图1-2所示的波形是电动机正转时的情况。 图1-2 双极式控制可逆PWM变换器的驱动 电压、输出电压和电流波形 双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为 (1-1) 若占空比和电压系数的定义与不可逆变换器中相同，则在双极式控制的可逆变换器中，就和不可逆变换器中的关系不一