刘少攀开题报告.docVIP

附件3 南阳理工学院 毕业设计（论文）开题报告 电子与电气工程 系 电子信息工程 专业 课题名称： 基于MATLAB双闭环直流 调速虚拟实验系统 学生姓名： 刘少攀 学 号： 104091120068 指导教师： 尹应鹏讲师 报告日期： 2011.12.18 1．本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述 现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置。因此调速系统成为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统。随着生产工艺、产品质量要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。对可调速的传动系统，可分为直流调速和交流调速。 近几年，虽然交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。但是直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。经典控制理论是现代控制理论的基石，直流调速的研究同样也是交流调速研究的前奏。首先应该更好地掌握直流拖动控制系统。 直流电动机的调速的方法有：调节电枢供电电压 U 、减弱励磁磁通 F 、改变电枢回路电阻 R 。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。 最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行，设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。50年代末出现的晶闸管，它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。因而，晶闸管直流调速系统迅速发展，晶闸管变流技术也日益成熟，直流调速系统更加完善。 直流调速系统凭借优良的调速特性，调速平滑、范围宽、精度高、过载能力大、动态性能好和易于控制等优点，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以在电气传动中获得了广泛应用。至今在金属切削机床、轧钢、矿山采掘、纺织、造纸机等需要高调速性能的各类可控电力拖动生产机械大多采用直流传动，直流调速到目前为止仍是调速系统的主要形式。 本设计中采用的PWM变换器是美国硅通用公司的第二代产品SG3525，它是一种性能优良，功能齐全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试。 由于在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。因此采用转速、电流双闭环直流调速系统来获得优良的静、动态调速特性。从起动和抗扰两个方面分析其性能和转速与电流两个调节器的作用，计算调节器参数以达到转速电流双闭环控制要求 2．本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析 本设计是在理论分析和仿真研究的基础上，针对2千瓦直流电动机，设计一套双闭环直流调速系统，转速在0-1500转范围内连续可调，实现转速的可逆控制，双闭环控制。 其中具体介绍系统主电路、SG3525 PWM信号发生电路、双闭环控制电路、动态参数等几部分内容的设计过程。 最后在详细分析调速系统的原理和要求的静态、动态性能的基础上，设计直流脉宽调速电路，建立双闭环直流调速系统的数学模型。利用Matlab软件中的Simulink工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，并在给定系统各种参数的条件下，进行动态数字仿真，通过查看仿真波形和数据，既可获得参数整定的依据，又可验证本调速系统是否满足设计要求。 3、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 本设计方案总框图如下图所示： 交流电 交流电 整流 直流供电 直流 直流电动机 整流桥 电 流 调 节 器 H型桥式电路 调制 给定量 电流检测 转速检测 转速调节器 SG3525 PWM发生电路 本设计方案通过二极管桥式整流电路将交流电压变换为直流电压，再由SG3525提供斩波电路的PWM信号，根据正负脉冲占空比的不同，实时地控制双极式H型桥式可逆变换器中电力电子元件的导通与关闭，在直流电机上就可得到正的或负的直流电压，实现电机的四象限运行。 在系统运行中，检测输入电流和直流电机转速，并分别反馈到电流调节器和速度调节器，经处理后输入到S