直流双闭环pwm反馈电路

1、1 已知参数。某转速电流双闭环直流调速系统采用桥式可逆PWM电路供电，已知基本数据如下：(1)电动机参数：=220V, =136A, =1460r/min, Ra=0.2 允许过载倍数=1.5;（2）电枢回路总电阻：R=0.5；（3）电枢回路总电感：L=15mH；（4）电动机轴上的总飞轮力矩：=22.5N.；2 设计指标：电流超调量5%，转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量10%。 表2典型型系统动态抗绕性能指标与参数的关系m=100%27.8%16.6%9.3%6.5%2.83.43.84.014.721.728.730.4 表3 典型型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系参数

2、关系KT0.250.390.500.691.0阻尼比1.00.80.7070.60.5超调量0%1.5%4.3%9.5%16.3%上升时间6.6T4.7T3.3T2.4T峰值时间8.3T6.2T4.7T3.6T相角稳定裕度76.3°69.9°65.5°59.2°51.8°截止频率0.243/T0.367/T0.455/T0.596/T0.786/T 表4 典型型系统动态抗扰性能指标与参数关系 h 3 4 5 6 7 8 9 1072.2%77.5%81.2%84.0%86.3%88.1%89.6%90.8%2.452.702.853.003.1

3、53.253.303.40 13.6010.458.8012.9516.8519.8022.8025.85解：(1)假设PWM开关频率为8kHZTs=0.000125s。(2)电流滤波时间常数。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有（12）=3.33ms，因此取=2ms=0.002s。（3）电流环最小时间常数之和。按最小时间常数近似处理，取 =+=0.002125s。（4）=0.01/0.5=0.02s。= ， =，n=0.132V·min/r，=0.18s（5）电源电压的抗绕性能：9.52各项指标可以接受的。电流调节器超前时间常数：=0.02s取晶闸管装置放

4、大系数=60电流反馈系数=0.05。由表3知道。应取=0.5，因此=238.1，于是，ACR的比例系数为=0.794（5）检验近视条件：电流环截止频率：=238.1检验晶闸管整流装置传递函数的近似条件=2666.7> 满足近似条件检验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件=50< 满足近似条件检验电流环小时间常数近视处理条件=666.7> 满足近似条件（6）计算调节器电阻电容原理图如上图示，按所用运算放大器取R0=50，各电阻电容值计算如下：=0.79450=39.7 取40=F=0.5F=0.5 取0.5=F=0.16F=0.16 取0.16（7）电流调节器仿真仿真模型：仿

5、真结果：二：转速调节器设计（1） 确定时间常数转速反馈系数=0.007V·min/r。电流环等效时间常数=2=20.0021s=0.0042s（=0.5）根据所用测速发电机纹波情况，取Ton=0.01s按小时间常数近似处理，转速环小时间常数=+=0.0042s+0.01s=0.0142s根据设计要求，得知选用PI调节器（=）可满足相应要求（2）计算相应参数按跟随性和抗扰性都较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为=h=50.0142s=0.071s求转速换开环增益：=595.12，所以=33.9（3）检验近似条件因为K=，则=595.120.07142.25电流环传递函数简化条

6、件=112.24> 满足简化条件转速环小时间常数近似处理条件=51.43> 满足近似条件（4）计算调节器电阻和电容=33.940=1356 取1300=F0.546F=0.546 取0.55=F1F=1 取1由表4列出的/数据经基准值换算后求得，即=，h=5时，查表得/=81.2，带入上式得=2×81.2×1.5×(136×0.5/0.132/1460)×(0.0142/0.18)6.8<10%，能满足设计要求。(5) 仿真仿真结果整体硬件设计如下图分析如下；首先通过一个桥式整流电流将220V交流变为15V直流，然后通过一个滑

7、动变阻器调出10V电压作为一个阶跃输入。通过转速环，电流环，然后为PWM桥式电流供电，pwm的开关控制可以采用555发生器，这里我用了单片机，显得高端一点，也精确点。接在P1.1上，用了个反相器，我估计驱动不够，大功率驱动芯片也许需要，也许还要加个隔离。电流反馈直接从电机接回去有个电阻，就是来确定反馈系数。转速反馈并没加转速测量装置，霍尔器件的。那还得模数转换两次，我觉得又延迟又影响精确度。所以接了个同轴电机，作为发电机，再接个电感，反馈回去。大体就是如此。最后附pwm产生程序一份。下面是一些元件说明。 桥式可逆PWM变换器的工作原理脉宽调制器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电

8、压调制成频率一定宽度可变的脉冲电压序列，从而平均输出电压的大小，以调节电机转速。桥式可逆PWM变换器电路如图2所示。这是电动机M两端电压的极性随开关器件驱动电压的极性变化而变化。图2 桥式可逆PWM变换器电路双极式控制可逆PWM变换器的四个驱动电压波形如图3所示。图3 PWM变换器的驱动电压波形他们的关系是：。在一个开关周期内，当时，晶体管、饱和导通而、截止，这时。当时，、截止，但、不能立即导通，电枢电流经、续流，这时。在一个周期内正负相间，这是双极式PWM变换器的特征，其电压、电流波形如图2所示。电动机的正反转体现在驱动电压正、负脉冲的宽窄上。当正脉冲较宽时，则的平均值为正，电动机正转，当正

9、脉冲较窄时，则反转；如果正负脉冲相等，平均输出电压为零，则电动机停止。双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为如果定义占空比，电压系数则在双极式可逆变换器中调速时，的可调范围为01相应的。当时，为正，电动机正转；当时，为负，电动机反转；当时，电动机停止。但电动机停止时电枢电压并不等于零，而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因而电流也是交变的。这个交变电流的平均值等于零，不产生平均转矩，徒然增大电动机的损耗这是双极式控制的缺点。但它也有好处，在电动机停止时仍然有高频微震电流，从而消除了正、反向时静摩擦死区，起着所谓“动力润滑”的作用。双极式控制的桥式可逆PWM变换器有以下优点：1）电流一定连续。2

10、）可使电动机在四象限运行。3）电动机停止时有微震电流，能消除静摩擦死区。4）低速平稳性好，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。控制电路如下所示。主要组成部分有信号设定（频率给定、给定积分器）、正弦参考信号幅值和频率控制电路（绝对值运算器、压控振荡器、函数发生器、极性鉴别器）、PWM波发生器（三相正弦波发生器、锁相环、三相波载波发生器、比较器）及与主电路相隔离的电压/电流检测回路、驱动回路及保护回路。心得体会；通过一个月对其中试题的设计，虽然实际是用一周来做的，但真的学到了很多东西，把书本知识用于解决实际问题中，这正是我们当代大学生所缺少的。我觉得这次设计很有意义。首先学会了

11、使用matlab，matlab作为一个强大的软件，我却机会没使用过，这次我一步一步了解，作图，然后分析，仿真，整个流程下来就觉得自己在做一个工程，那种感觉油然而生。也感觉到了自己很多方面的不足，实际和理论总是有差距的，书本的东西用实际中很多时候用不了，实际中总是存在些干扰，如果是做实物，很多时候感觉是很多问题的，需要我们去排查。所以你要考虑足够多，才能使问题减到最少。同时也要了解的多，才能想到更多可能性。这次考试感受颇深，以后多多加强这方面能力。PWM单片机程序；#include"reg52.h"sbit PWM=P11;/定义输出脚unsigned char i=0;void main() TMOD=0x01; /定时器0工作方式1 TH0=(65536-4000)/256; /12M晶振4MS计时常数 TL0=(65536-4000)%256; EA=1; /开总中断 ET0=1; /开定时器0中断 TR