全数字化双闭环可逆直流PWM调速系统毕业论文.doc

浙江工业大学浙西分校毕业设计（论文）题目：全数字化双闭环可逆直流PWM调速系统的研究作者：章宏方系（部）：信息与电子工程系专业班级：工业电气自动化指导教师：叶文通职称：讲师2006年06月01日浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文）I摘要当今，自动化控制系统己经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。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、易于大范围内平滑调速、控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。微机技术的快速发展，在控制领域得到广泛应用。本文对基于微机控制的双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了双闭环直流PWM调速系统的数学模型，用微机硬件和软件发展的最新成果，探讨一个将微机和电力拖动控制相结合的新的控制方法，研究工作在对控制对象全面回顾的基础上，重点对控制部分展开研究，它包括对实现控制所需要的硬件和软件的探讨，控制策略和控制算法的探讨等内容。在硬件方面充分利用微机外设接口丰富，运算速度快的特点，采取软件和硬件相结合的措施，实现对转速、电流双闭环调速系统的控制。论文分析了系统工作原理和提高调速性能的方法，研究了IGBT模块应用中驱动、吸收、保护控制等关键技术。在微机控制方面，讨论了数字触发、数字测速、数字PWM调制器、双极式H型PWM变换电路、转速与电流控制器的原理，并给出了软、硬件实现方案。该方案以89C52微机为核心，分别采用了8255,8253,8279,ADC0809,741914等芯片与一些外围电路。通过实时测试与调节电动机的转速/电流，此调速系统可获得快速、精确的调速效果。关键词：直流可逆调速，数字触发，PWM，数字控制器浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文）IIAbstractToday,autocontrolsystemshavebeenwidelyusedanddelelopedineveryWalkoflife,whileDCspeedregulationasthearteryintheareaofelectricdrivesystemsactsthemaineffectinmodernizationproduction.DCspeedregulationismainlymadeupofcontrolunite,poweruniteandDCmotor.Foralongtime，DCmotorhaspossessedthemainroleintheareaofelectricdrivefieldbecauseofitsneatlyadjust,easymethodandsmoothtiminginwiderage,also,itscontrolperformanceisverygood.Withtherapiddevelopmentofmicrocomputer,itiswidelyusedinthecontrolfield.ThispaperreserchesreversibleDC-PWMtimingsystemwithadual-converteranddual-closed-loop.BeginningwiththetheoryoftheDCtimingsystem,thisarticlehasbuildupthemathsmodelofthereversibleDC-PWMtimingsystemwithCentraladual-converteranddual-closed-loop，discussingamicrocomputerwithDC-drive.Basednewmethodthat0ntheoverallreviewofcontrolobject,theemphasisisputonthepartofcontrolsystem,whichincludesthediscussionofhardwareandsoftware,controlpolicyandalgorithm,etc.Inthehardware,itfullyutilizestheadvantageofmicrocomputerthatareabundantinterfaceandfastspeedsoastorealizethecontrolofthesystem.ThispaperanalyzestheworkingprinciplesofthesystemandsomekeytechnicalissuesoftheapplicationbasedontheIGBTapparatus,whichincludedrivecircuit,snubbercircuit,protectionandcontrollingthequantityofheat,andsoon.Intheaspectofmicrocomputercontrol,ithasdiscussedtheprincipleofnumbertouchoff、numbervelocitytesting、current/velocitycontroller、numberPWMmodulatorandpresentsthehardware/softwareschemetoachieveit.Thisschemeisbasedonthecoreof89C52singlechip,usingthechipsof8255/8253/8279/ADC0809/74191andsomeperipheralcircuits.Byrealtimetestingdandadjustingthemotorsvelocity/current,thistimingsystemcangetquickandexacttimingresult.Keywords:reversibleDCtimingsystem,numbertouchoff,Pulse-WidthModulation,numbercontroller浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文）III目录第1章引言.11.1电气传动技术发展现状.11.2微机控制电机的发展和现状.11.3电机微机控制系统的特点.21.4本课题在实际应用方面的意义和价值.2第2章单闭环控制直流脉宽调速系统.42.1单闭环直流调速系统简介.42.1.1直流电动机的调速方案.42.1.2调速系统的静态指标.52.2开环系统机械特性和闭环系统静特性.62.3采用比例调节器的单闭环控制脉宽调速系统.72.4比例积分单闭环脉宽控制系统(无静差系统).82.5本章小结.9第3章微机控制双闭环可逆直流PWM调速系统原理设计.113.1转速、电流双闭环调速系统及其静特性.113.1.1问题的提出.113.1.2转速、电流双闭环调速系统的组成.123.1.3稳态结构图和静特性.133.1.4各变量的稳态工作点和稳态参数计算.143.2双闭环脉宽调速系统的动态性能.153.2.1动态数学模型.153.2.2起动过程分析.153.2.3动态性能和两个调节器的作用.173.3电流调节器和转速调节器的设计.183.3.1电流调节器的设计.183.3.2转速调节器的设计.193.4可逆PWM变换器.203.4.1可逆PWM变换器上作原理.203.4.2IGBT缓冲电路.233.5脉宽调速系统的开环机械特性.243.6脉宽调速系统的电流脉动量和转速脉动量.253.6.1电流脉动量.253.6.2转速脉动量.283.7脉宽调制器和PWM变换器的传递函数.313.8电力晶体管的开关过程、开关损耗和最佳开关频率.313.8.1开关过程.313.8.1.1开通时间.313.8.1.2关断时间.32