直流PWM调速系统的设计

设计性质: 课程设计 目录 1摘要 1一、设计任务 2（一）系统总体方案确定 2（二）主电路硬件结构、参数计算和元件选择 3（三）系统参数计算 3（四） 设计要求 3二、系统总体方案设计 31、方案比较 32、方案论证 43、方案选择 5三、双闭环直流调速系统的硬件结构 51、主电路 62、限流电阻 73、泵升电压限制 7四、主电路参数计算和元件选择 81、整流二极管的选择 82、绝缘栅双极晶体管的选择 8五、 调节器参数设计和选择 91、调节器工程设计方法的基本思路 92、电流环的参数设计 93、转速环的参数 10六、课程设计心得体会 13参考文献 14设计任务（一）系统总体方案确定方案比较、方案论证、方案选择（二）主电路硬件结构、参数计算和元件选择双闭环直流调速系统的硬件结构中主电路、限流电阻、泵升电压限制的设计，主电路参数计算包括整流二极管计和绝缘珊双极晶体管的计算和选择（三）系统参数计算1、电流调节器ACR中，计算。2、转速调节器ASR中，计算。（四） 设计要求直流电动机设计双闭环直流调速系统，技术要求如下：额定功率Pe=18kW；额定电压Ue=220V额定电流Ie=94A；额定转速=1000r/min;电枢回路总电阻R=0.45;电磁时间常数=0.0297s;机电时间常数Tm=0.427s；电动势系数=0.2059V*min/r；转速过滤时间常数；电流反馈存储系数；转速反馈存储系数；转速调节器采样周期；调速范围0-1000 r/min ;电流过载倍数：1.5倍;电流超调量，运算放大器，电流反馈系数晶体管PWM功率放大器：工作频率：2kHz；工作方式：H型双极性综 合 课 程 设 计电子电气工程系题目：直流PWM调速系统的设计专业班级：电气工程及自动化0803班学生姓名：刘俊勇学生学号： 20109501S014指导老师：李军生设计时间：2011年1月4日电子电气系电气专业2008级综合课程设计指导书时间：2010-2011年度第一学期一题目直流PWM调速系统的设计二设计目的（1）培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。（2）培养学生综合运用所学知识，分析和解决工程技术问题的能力。（3）通过课程设计实践，训练并提高学生在理论计算、工程绘图、查阅设计资料、运用标准与规范和应用计算机等方面的能力。三 内容根据所学知识，熟练选用学过的器件完成直流PWM调速系统的原理设计、安装及调试。四要求每个学生需独立完成，期末时提交源程序与课程设计报告。五、进度 整个设计过程在一周内完成。六、成绩评定运行每个同学的程序、审阅课程设计报告，根据下面的标准给每位同学评定课程设计考试成绩。1 原理设计的正确（60%）2 知识点运用得当（10%）3 原理设计合理 （20%） 4.报告撰写准确、无误（10%）编制： （指导教师签名）审定： （教研室主任签名）电子电气系电气专业2008级综合课程设计任务书时间：2010-2011年度第一学期 一题目 直流PWM调速系统的设计 二设计要求 1直流PWM调速系统应具有以下功能：电源电压：DC30V,15V转速超调小于5%系统无静差。2写出设计总结报告。 三给定条件： 集成运放、SG3525、LDS18200或分立的MOSFET、30V,1000rpm伺服电机等。四工作计划 整个设计过程在一周内完成。编制： （指导教师签名）审定： （教研室主任签名）直流PWM调速系统设计前言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。如果事先对这些典型系统作比较深入的研究,把它们的开环对数频率特性当作预期的特性,弄清楚它们的参数和系统性能指标的关系,写成简单的公式或制成简明的图表,则在设计实际系统时,只要能把它校正或简化成典型系统的形式,就可以利用现成的公式和图表来进行参数计算,这样,就建立了工程设计方法的可能性。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。鉴于直流调速系统在国民经济和工农业生产以及国防事业中的重要作用，有必要对直流调速系统作进一步的研究和开发。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