双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统毕业设计

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1、一、一、 摘要：摘要： 直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶 金、 机械制造、 轻工业等工业部门中得到广泛应用。 直流时机转速的控制方法可以分为两类， 即励磁控制法与电枢电压控制法。本文主要研究直流调速系统，它主要由三部分组成，包括 控制部分、功率部分、直流电动机。长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方 法简单等特点，一直在传动领域占有统治地位。 本文对双闭环可逆直流 PWM 调速系统进行了较深入的研究， 从直流调整系统原理出发， 逐步 建立了闭环直流 PWM 调整系统的模型。 二、二、 双闭环可逆直流脉宽双闭环可逆直流脉宽 PWM调速系统

2、设计调速系统设计 1.1. 设计分析设计分析 双闭环调整系统的传动系统结构图双闭环调整系统的传动系统结构图： 直流 PWM 控制系统是直流脉宽调制式调速控制系统的简称，与晶闸管直流调速系统的 区别在于用直流 PWM 变换器取代了晶闸管变流装置， 作为系统的功率驱动器， 系统构成原理 图如下所示： 直流 PWM 传动系统结构图 其中属于脉宽调制调速系统主要由调制波发生器 GM、脉宽调制器 UPM、逻辑延时环节 DLD 和电力晶体管基极的驱动器 GD 和脉宽调制 （PWM） 变换器组成。 最关键的部件为脉宽调制器。 模拟式脉宽调制器本质为电压-脉冲变换装置，它是由一个运算放大器和几个输入信号构成

3、电压比较器。去处放大器工作在开环状态，在电流调节器的输出控制信号 U的控制下，产 生一个等幅、宽度受 U控制的方波脉冲序列，为 PWM 变频器提供所需的脉冲信号。脉宽调 制器按所加输入端调制信号不同，可分为锯齿波脉宽、三角波脉宽调制器。目前就用较多脉 宽调制信号由数字方法来产生，如专用集成 PWM 控制电路及单片微机所构成的脉宽调制器。 双闭环调速系统的结构图双闭环调速系统的结构图 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极联结，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

4、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，达到设计要求。 双闭环调速系统的结构图 调速系统起动过程的电流和转速波形调速系统起动过程的电流和转速波形 如图 2 所示，这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流（转矩）受 限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。 (a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程 (b)理想快速起动过程 图 2 调速系统起动过程的电流和转速波形 H H 桥桥式可逆式可逆 PWMPWM 变换变换器的工作原理器的工作原理： PWM 控制的示意图如图 3 所示:可控开关 S 以一定的时间间隔重复地接通和断开，当 S 接通 时，供电电源 Us 通过开关 S 施加到电动机两端，电源向电机提供能量，电动机储能：当开 关 S 断开时，中断了供电电源 Us 向电动机电流继续流通。 IdL n t Id O Idm IdL n t Id O Idm Idcr n n (a) (b) 图 3：PWM 控制示意图 这样，电动机得到的电压平均值 Uas 为： Uas=