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运动控制系统 期中作业 —— 转速电流双闭环直流调速系统 专业：自动化 班级：1102班 姓名：鱼 轮 学号：1106050218 日期：2014年05月27日 设计题目：转速电流双闭环直流调速系统 1.已知参数： 某转速电流双闭环直流调速系统采用桥式可逆pwm变换电路供电。 直流电动机:Unom = 220V, Inom = 136A, nnom = 1460r/min,电枢电阻Ra=0.2Ω,允许过载倍数λ= 1.5; 电枢回路总电阻:R= 0.5Ω; 电枢回路总电感:L= 10mH; 电动机轴上的总飞轮力矩:GD2= 22.5N·m2; 设计要求: 电流超调量σi≤5%,转速无静差;空载起动到额定转速的转速超调量σn≤10%. 目录 一、引言…………………………………………………………………4 二、整体设计思路………………………………………………………4 三、系统构成和原理…………………………………………………4 四、各电路设计模块……………………………………………………5 1.PWM主电路设计--桥式可逆直流脉宽调速系统 ………………5 2.控制电路--基于SG3525为核心构成的控制电路的设计 ……………………………………………7 3.电流环的设计 ……………………………………………………9 4.转速环的设计 …………………………………………………12 5.给定的设计 ………………………………………………………15 6.直流稳压电源的设计 ……………………………………………15 7.电动机电源设计 …………………………………………………16 8.转速检测电路设计电流检测电路设计三、系统构成和原理 直流双极式可逆PWM调速系统的组成见图1。图中可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，它由四个功率MOSFET管和四个续流二极管组成的双极式PWM可逆变换器，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到+或-的直流电压。PWM变换器的作用是：用PWM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系列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速。TG?是与直流电动机连动的测速发电机，经过速度变换器FBS后可获得一反映转速变化的速度反馈信号，此信号接入速度调节器ASR?的反馈输入端，G为电压给定器，可提供正、负电压，电压大小可以调节。SG3525?为脉宽调制器。R1、C1、VD1、R2、C2、VD2?构成逻辑延时环节。? 二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，正常情况下，交流输入为380V，经过整流后变为220V直流电，电阻R1为起动限流电阻,在VT1?和VT4的源极回路中，串接两个取样电阻，其上的电压分别反映流过VT2、VT4的电流,经过差分放大输出一反映电流大小的电压，可作为双闭环系统的电流反馈信号，接到电流调节器ACR的输入端。回路中的电阻R2?有两个作用。第一，可以用来观察波形,其上的电压波形反映了主回路的电流波形。第二，作为过流保护用。当R2的电压超过整定值后，过流保护电路动作，关闭脉冲，从而保护功率MOSFET管。 整个过程实现，从电网引入380V的电压，一路经电流检测电路，获取与主电路电流成比例的电流信号，经过滤波整流后，作为电流反馈信号输出至电流反馈端；另一路经整流为220V的电压为电动机提供电源，220V的电压经过桥式整流为直流电源。系统运转后，通过与电动机同轴相连的测速电动机测出转速，输送转速负反馈信号与给定比较，电流环中电流通过电流检测电路实现电流信号的反馈。 各电路设计模块 1、PWM主电路设计--桥式可逆直流脉宽调速系统 1.1按电路能否始终保持电流连续分为受限式和非受限式两种，而按输出电压极性是否单一又分为单极性和双极性两种类型。 图1中装置系统结构图采用的是H型变换器。采用恰当的控制方式可让其工作于双极性非受限式的状态下。功率开关管VT1和VT4同时导通和关断，其驱动电压Ug1=Ug4；VT2和VT3同时动作，其驱动电压Ug2=Ug3=-Ug1。经分析易知，不论电流路径如何，只要VT1和VT4上加的是正向的控制信号，电机电枢两端电压UAB=Us（Us指电容两端电压），只要VT2和VT3两端加的是正向的控制信号，电机电枢两端电压UAB=-Us。设VT1?开关周期为T，一个周期内VT1上所加正向控制信号的时间是