PWM直流脉宽调速系统-课程设计.docVIP

目录 PWM直流调速系统………………………………………………………………………… 1 概述…………………………………………………………………………………………… 2 设计任务及要求……………………………………………………………………………… 2.1 主要任务 ……………………………………………………………………………… 2.2 设计要求 ……………………………………………………………………………… 3 理论设计……………………………………………………………………………………… 3.1 方案论证……………………………………………………………………………… 3.2 系统………………………………………………………………………5 3.2.1 直流电机模型 ………………………………………………………………………5 3.2.2 调速系统动态模型…………………………………………………………………8 3.3 调速系统性能分析 ……………………………………………………………………9 3.3.1 静态性能和启动过程 ………………………………………………………………9 3.3.2 动态性能……………………………………………………………………………11 3.3.3 两个调节器的作用…………………………………………………………………12 3.4 调节器设计……………………………………………………………………………13 4 MATLAB仿真 ………………………………………………………………………………… 4.1 PWM直流调速系统仿真 ………………………………………………………… 4.2 仿真………………………………………………………………………………19 5 小结 ………………………………………………………………………………………20 参考文献 ………………………………………………………………………………………2 附页……………………………………………………………………………………………21 1概述 直流电动机具有良好的起、制动性能，易于在大范围内平滑调整，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用。自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成了脉宽调制变换器--直流电动机调速系统，简称直流PWM调速系统。 直流PWM调速系统采用门极可关断晶闸管GTO、全控电力晶体管GTR、MOSFET、IGBT等电力电子器件组成的直流脉冲宽度（PWM）型的调速系统近年来已经发展成熟，用途越来越广泛，与晶闸管可控整流调速系统（V-M系统）相比，在很多方面具有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率元件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较小；（3）低速性能好，稳速精度高，因而调速范围宽；（4）系统频带宽，快速响应性能好，动态抗扰能力强；（5）主电路元件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率较高；（6）直流电源采用不可控三相整流时，电网功率因数高。 2 主要任务及要求 负载电机额定数据： PN 8.5KW，UN 230V，IN 37A，nN 1450r/min，Ra 1.0Ω，Ifn 1.14A，GD2 .96N.m2 Tm 0.07s，Tl 0.0s 所给出的PWM变流装置： Rrec 0.Ω，Ks 4。 2.1 任务 1 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图根据双闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器电流调节器的作用, 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。 绘制直流调速系统的电气原理总图2.2 设计要求 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续 稳态指标：无静差 动态指标：电流超调量：δi≤5%，起动到额定转速时的超调量：δn≤%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s  理论设计3.1 方案论证 GTO、全控电力晶体管GTR、MOSFET、IGBT等，因为IGBT具有较高的开关频率，较高的功率承受能力，而且驱动简单，所以选择IGBT作为开关器件。 要求实现电机的可逆运行，要求转速反向，就需要改变PWM变换器输出的电压的正负极性，使得直流电机可以在四象限中运行。可逆PWM变换器的主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H桥型）电路，如图1所示，电机Ｍ两端电压的极性随着全控型电力电子器件的开关状态而改变。可逆PWM变换器的控制方式有双极式、单极式、受限单极式等多种，在这里采用最常见的是双极式控制的H桥型P