直流单极式可逆PWM调速系统设计分析报告.docVIP

武汉理工大学华夏学院 信息工程课程设计报告书 课 程 名 称 运动控制系统课程设计 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 卫学碧 10212512109 学 生 专 业 班级 测控1 121 指 导 教 师 姓名 李向明 课程设计起止日期 2015.11.7—2015.11.20 一、课程设计项目名称 直流单极式PWM调速系统设计 二、项目设计目的及技术要求 2.1初始条件 1.直流电机参数： PN＝10 KW，UN＝220 V，IN＝55 A， nN＝1000 r/min ，Ra＝0.2Ω，直流它励励磁电压220V，电流1.6A 2.进线交流电源：三相380V 3.性能指标：可逆系统，转速、电流均无静差 2.1设计要求 1.转速调节器及其反馈电路设计 2.电流调节器及其反馈电路设计 3.集成脉宽调制电路设计（如3524） 4.驱动电路设计（如IR2110） 5.PWM主电路设计 课程设计说明书满足如下要求： 1．对系统设计方案的先进性、实用性和可行性进行论证，说明系统工作原理。 2. 画出单元电路图，说明工作原理，给出系统参数计算过程。 3. 画出整体电路原理图，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。 4. 可逆运行，转速和电流稳态无差，转速超调量不超过10％、电流超调量不超过5％。 三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图 ) 3.1方案一 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。其中脉宽调制变换器的作用是：用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，达到设计的要求。 图1 双闭环调速系统的结构 图双闭环调速系统的结构 从此上两种方案，很容易看出，采用方案一，电路比较明细，且设计也比较简单，故在本设计中选用设计方案一。 3.3电路设计 桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的如图4所示。PWM变换器的直流电源由交流电网经不控的二极管整流器产生，并采用大电容滤波，以获得恒定的直流电压。由于电容容量较大，突加电源时相当于短路，势必产生很大的充电电流，容易损坏整流二极管，为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间传入电阻Rz，合上电源后，用延时开关将Rz短路，以免在运行中造成附加损耗。由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电动机制动时只好对滤波电容充电，这式电容器两端电压升高称作“泵升电压”。为了限制泵升电压，用镇流电阻Rx消耗掉这些能量，在泵升电压达到允许值时接通。 图桥式可逆直流脉宽调速系统主电路5所示： 图5 给定电压电路图 3.5 双环调节器电路 为了实现闭环控制，必须对被控量进行采样，然后与给定值比较，决定调节器的输出，反馈的关键是对被控量进行采样与测量。两个回路构成一个串级控制系统。主回路对转速进行调节，副回路对电流进行调节。 3.6 转速调节器 转速反馈电路如图7所示，由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，由初始条件知滤波时间常数。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入相同时间常数的给定滤波环节。 图、进行逻辑延时，后面再加上非门和与门构成的电路。 图PWM生成电路、值即可确定振荡频率。由初始条件知开关频率为10kHz，可以选择,。 电路中的PWM信号由集成芯片SG3524产生，SG3524可为脉宽调制式推挽、桥式、单端及串联型SMPS(固定频率开关电源)提供全部控制电路系统的控制单元。由它构成的PWM型开关电源的工作频率可达100kHz,适宜构成100-500W中功率推挽输出式开关电源。SG3524采用是定频PWM电路,DIP-16型封装。 ，且当 为正时，恒为负，恒为正。当 为负时，恒为正，恒为负。 由SG3524构成的单极式PWM变换器电路图图电路图 SG3524的基准源属于常规的串联式线性直流稳压电源,它向集成块内部的斜波发生器、PWM比较器、T型触发器等以及通过16脚向外均提供+5V的工作电压和基准电压,振荡器先产生0.6V-3.5V的连续不对称锯齿波电压Vj,再变换成矩形波电压,送至触发器、或非门,并由脚输出。振荡器频率由SG3524的脚、脚外接电容器CT和外接电阻器RT决定,其值为:f=1.15/RTCT。考虑到对CT的充电电流为(1.2-3.6/RT 一般为30μA-2mA),因此RT的取值范围为1.8kΩ100kΩ,CT为0.001μF0.1μF,其最高振荡频率为300kHz。 开关电源输出电压经取样