带电流截止负反馈的单闭环脉宽调速系统

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1、百度文库•好好学习,天天向上1前言直流调速系统是目前电力拖动领域应用最广泛的一直自动调速系统。它可以在一定范围内平滑调速，并且具有良好的静态和动态性能。由于直流电动机具有良好的运行性能和控制特性，长期以来直流调速系统一直占据垄断地位。例如，轧钢机，矿井卷扬机，电梯，金属加工机床，纺织，造纸，海洋钻机，电力机车等要求性能可控电力拖动场合，广泛采用直流调速系统。近年来，交流调速发展较快。交流电动机以其结构简单，制造和维护方便，价格低廉等有点，足以与直流电动机相抗衡。特别是随着计算机技术，电力电子技术和控制技术的不断

2、完善，为交流调速的发展提供了强有力的技术支撑，这就为交流调速系统取代直流调速系统奠定了基础。任何一台需要控制转速的设备，生产工艺对拖动系统的调速性能都有一定的要求，例如，最高转速和最低转速的调节范围，是平滑调速还是有级调速，稳态时允许的静态速降，扰动发生时克服的能力，动态变化时的系统控制能力等，所有这些要求都可以归纳为生产设备要求的技术指标。经过一定这算，可以转换为电力拖动自动控制系统的稳态和动态性能指标，作为设计调速系统时的依据。各种生产机械对调速系统提出不同转速控制要求，调速，在一定的最高转速范围和最低范围

3、内，有级或无级的调节转速。稳速，以一定精度在所需转速上稳定运行，不因各种可能发生的外来干扰（如负载变化，电网电压波动等）而变化过大的转速波动，以保证产品质量。加减速控制，对频繁启动，制动的设备，要求尽快地完成加减速，缩短启动，制动时间以提高效率。对不宜经受剧烈速度变化的生产机械，则要求启动，制动平稳。如果我们对系统突加一个阶跃转速给定来启动系统，初期由于系统的机械惯性较大，电动机的转速不可能立即建立起来，因此启动初期转速反馈型号为0,乂111于比例调节器及电力变换装置的惯性较小，所以控制电压增长很快，整流装置产

4、生的整流电压儿乎是立即达到满压，也就是说直流电动机相当于满压启动，启动电流可高达额定电流的几十倍。我们从电动机的角度来分析，由电机-17百度文库•好好学习,天天向上学的只是可知，此种情况会使电动机的转换情况恶化，产生严重的火花，而且与电流成正比的转矩将会损坏拖动系统的传动机构，因此系统中一定会有过电流保护继电器保护电机，一旦电流过大，过电流保护继电器会立刻动作，使系统跳闸。因此对系统要限制电流的大小，使电机在启动，制动，堵转时电流都不超过其过载能力。那么我们引入电流负反馈，这样会使电流保持基本不变，我们只希望启

5、动，制动，堵转这些特殊的时候电流不超过允许值，所以我们设计带电流截止负反馈单闭环调速系统，来有效的控制电机的转速。2总体方案设计该带电流截止负反馈的单闭环脉宽调速系统的设计，是在单闭环反馈调速的系统上加上电流截止环节，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。总的来说，是在开环调速系统的基础上，按反馈控制原理，增加了转速检测环节一一测速发电机，与电动机装在同一个轴上，引出了与转速成正比的负反馈电压Un。在此基础上增加电流截止负反馈环节，引出电流反馈信号Ui。两者反

6、馈电压与给定电压Un比较后得到偏差电压Kn,经过调节器产生触发装置的控制电压Uc,Uc控制触发装置输出脉冲的位置，通过调节反馈系数，以达到控制整流电压的目的，进而控制电动机的转速，使转速大小稳定在某个值左右。若想改变电动机转速，只需要改变转速给定电压Un的大小，从而实现电动机的平滑无级调速。通过引入电流截止负反馈解决转速反馈闭环调速系统启动和堵转时电流过大的问题，而且这个作用只在电机启动和堵转时存在，在正常的稳速运行时乂得取消，让电流随着负我的增加而变化。电流负反馈Uc调节器比例调节器等执行元件触发整流器等Ud

7、0控制对象电动机等-17百度文库•好好学习,天天向上3系统硬件设计主电路的设计在本设计中主电路我们选用的是PWM整流电路，可逆的PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式电路，电动机两端的电压的极性随全控型电力电子器件的开关状态而改变。可逆PWM变换器的控制方式有双极式，单极式，受限单极式等多种，但在本设计中我们选用的是双极式控制的可逆PWM.PWM逆变器的直流电源由交流电网经不控的二极管整流器产生，并采用大电容滤波，以获得恒定的直流电压。由于直流电源靠二极管整流供电，不可能回馈电能，电动机制动时只好对滤波电

8、容充电，这是电容器两端电压升高称作“泵升电压”。为了限制泵升电压，用镇流电阻消耗掉这些能量，所以PWM可逆调速系统的制动过程实际上是能耗制动过程。其原理图如下图3-1图3-1调速系统主电路双极式控制的桥式可逆PWM变换器有以下优点：-17百度文库•好好学习,天天向上1）电流一定连续。2）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