电力电子运动控制课程设计

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1、电力电子与运动控制课程设电力电子与运动控制课程设 计报告书计报告书 学院：电气工程学院学院：电气工程学院 一课程性质、作用、教学目标 本课程为自动化专业“电力电子技术” 、 “运动控制系统”两门课程的综合性课程设计,通过指导学生 独立完成由 IGBT 组成的某不可逆直流 PWM 双闭环调速系统中主电路、控制器设计及系统动态性能仿 真,以使学生掌握电力电子装置设计的方法和运用工程设计方法进行实际自动控制系统设计的方法、步 骤,提高电力电子系统和自动控制系统的分析与设计能力和综合运用“电力电子技术” 、 “运动控制系 统”, “自动控制理论” 、 “建模与仿真”等课程所学知识的能力,促进理论联系实

2、际和解决问题能力的 提高。 二课程设计的基本要求 1根据课程设计任务书的给定条件和技术指标，在教师指导下，独立完成设计方案的选择与论证、 主电路设计、控制器设计、系统建模与仿真。 2独立完成课程设计报告的撰写。 3要求会查阅相关参考文献、资料。 4掌握电力电子装置设计的方法和运用工程设计方法进行实际自动控制系统设计的方法、步骤。 三课程设计说明书 (一)设计题目和给定条件、技术指标 1设计题目：直流脉宽调速系统设计 2给定条件、技术指标 系统形式：不可逆（无制动功能）直流 PWM 双闭环调速系统 直流电动机（他励，励磁电路参数略） ： 额定功率 PN 为 22kW 、额定转速 nN 为 150

3、0 r/min、额定电流 IN 为 113.24A、 额定电压 UN 为 220V、电枢电阻 Ra 为 0.14、允许过载倍数=1.5 系统总飞轮矩 GD2 : 26.95Nm2 测速发电机:额定转速为 1900 r/min、额定电压为 110V、额定电流为 0.21A 电流检测：采用霍尔电流传感器 电枢回路总电阻（计及整流器的等效内阻等） ：R=3Ra 脉宽调制器的调制波周期 TPWM 设计值（建议）为 100s 系统技术指标: 调速范围 D=25、静差率 s 0.05、电流超调量i %5%、 空载起动到额定转速时的转速超调量n%10% 最小不间断电枢电流 IMIN=5%IN （二）技术方案

4、的论证与说明 1.若采用 G-M 系统获得稳压直流电源，则系统需要的设备较多而且设备体积大、噪声重、实现费 用高，从而导致整个系统的效率也低下，况且设备维护不方便，系统的时间滞后为 s 级。 2.若采用 V-M 系统获得稳压直流电源，则系统的时间滞后常数为 ms 级，较 G-M 系统有了很大的 进步。但是系统运行时会产生大量的谐波和无功功率，对电网造成较大危害，就是我们所说的 “电力 公害” 。晶闸管对过电压、过电流都敏感，保护措施要求很高。此外，电路中直流脉动也较大。 3.若采用二极管进行不控整流，然后通过 IGBT 进行降压斩波，以得到合适的电压。斩波过程采用 PWM 控制方式。此种方法的时间滞后就只是s 级，则系统动态响应快。且主电路电路结构简单，所 用功率器件也较少，成本也较低。IGBT 开关频率高最大能够达到 20KHz，使电流易于连续，谐波少， 功率因数高，对电网的影响小。系统的低速性能好，调速范围宽，抗扰能力强。缺点是容量上不去，适 用于中小容量的场合。但较之前两者此种方法已经有了很大的优点，对于此次设计要求也是能够满足，