1、 I 摘摘 要要 本文基于 PWM 的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双 闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程，提出了 PWM 调速方法的优势，指出 了未来 PWM 调速方法的发展前景，点出了研究 PWM 调速方法的意义。应用于直流电机的 调速方式很多，其中以 PWM 变频调速方式应用最为广泛，而 PWM 变频器中，H 型 PWM 变 频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对 PWM 的理论进行详细论述。在 此基础上，本文将做出 SG3525 单片机控制的 H 型 PWM 变频调速系统的整体设计，然后 对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到
2、最好的系统性能。 关键词关键词：直流调速； PWM ；SG3525 ；调节器的设计 目录目录 1 绪论 . 1 1.1 背景 . 1 1.2 直流调速系统的方案设计 . 2 1.2.1 设计已知参数 . 2 1.2.2 设计指标 . 2 1.2.3 现行方案的讨论与比较 . 2 1.2.4 选择 PWM 控制系统的理由 . 3 1.2.5 选择 IGBT 的 H 桥型主电路的理由 3 1.2.6 采用转速电流双闭环的理由 . 4 2 直流脉宽调速系统主电路设计 . 4 2.1 主电路结构设计 . 4 2.1.1 PWM 变换器介绍 4 2.1.2 泵升电路 . 8 2.2 参数设计 . 8 2
3、.2.1 IGBT 管的参数 . 8 2.2.2 缓冲电路参数 . 9 2.2.3 泵升电路参数 10 3 直流脉宽调速系统稳压电源设计 10 3.1 直流脉宽原理 . 10 3.1.1 单相半波整流电路 10 3.1.2 单相全波整流电路 11 3.1.3 单相桥式整流电路 11 3.2 方案的优缺点 . 11 3.2.1 单元电路设计与参数计算 11 4 直流脉宽调速系统控制电路设计 12 4.1 PWM 信号发生器 12 4.2 转速、电流双闭环设计 13 III 4.2.1 电流调节器设计 13 4.2.2 转速调节器设计 13 5 系统调试 14 5.1 系统结构框图 14 5.2
4、系统单元调试 15 5.2.1 基本调速 15 5.2.2 转速反馈调节器、电流反馈调节器的整定 15 5.3 实验结果 16 5.3.1 开环机械特性测试 16 5.3.2 闭环系统调试及闭环静特性测定 17 6 总结 18 7 参考文献 19 附录 A . 20 A.1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 20 A.2 双闭环可逆直流脉宽调速系统性能测试 24 1 1 1 绪论绪论 1.1 1.1 背景背景 在现代科学技术革命过程中，电气自动化在 20 世纪的后四十年曾进行了两次重大 的技术更新。 一次是元器件的更新， 即以大功率半导体器件晶闸管取代传统的变流机组， 以线形组件运算放大
5、器取代电磁放大器件。后一次技术更新主要是把现代控制理论和计 算机技术用于电气工程，控制器由模拟式进入了数字式。在前一次技术更新中，电气系 统的动态设计仍采用经典控制理论的方法。而后一次技术更新是设计思想和理论概念上 的一个飞跃和质变，电气系统的结构和性能亦随之改观。在整个电气自动化系统中，电 力拖动及调速系统是其中的核心部分。 现代的电力拖动控制系统都是由惯性很小的晶闸管、电力晶体管或其他电力电子器 件以及集成电路调节器等组成的。经过合理的简化处理，整个系统一般都可以用低阶近 似。而以运算放大器为核心的有源校正网络（调节器） ，和由 R、C 等元件构成的无源校 正网络相比,又可以实现更为精确的
6、比例、微分、积分控制规律,于是就有可能将各种各 样的控制系统简化和近似成少数典型的低阶系统结构。 目前，随着大功率电力电子器件的迅速发展，交流变频调速技术已日臻成熟并日渐 成为实际应用的主流，但这并不意味着传统的直流调速技术已经完全退出了实际应用的 舞台。相反，近几年交流变频调速在控制精度的提高上遇到了瓶颈，于是直流调速的优 势就显现了出来。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。譬如在对控制精 度有较高要求的造纸，转台，轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置，因此加强对直 流调速系统的研究还是很有必要的。 2 1.2 1.2 直流调速系统的方案设计直流调速系统的方案设计 1.2.1 1.2.1 设计已知参数设计已知参数 1、拖动设备：直流电动机： WP N 185 VU N 220 AI N 1.1 Nrnmin/1600， 过载倍数5.1。 2、负载：直流发电机：WP N 100 VU N 220 AI N 5.0 Nrnmin/1500 3、机组：转动惯量 22 065.0NmGD 1.2.2 1.2.2 设计指标设计指标 1、D，
