双闭环直流pwm调速系统

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1、运动控制系统课程设计运动控制系统课程设计成绩评定表设计课题双闭环直流ＰＷＭ调速系统　　　　　　学院名称：电气工程学院　　专业班级：自动化1003学生姓名：学号：指导教师：　　　　　　　　设计时间：2013-6-17～2013-6-23　　指导教师意见：成绩:签名：年月日运动控制系统课程设计运动控制系统课程设计课程设计名称：双闭环直流ＰＷＭ调速系统　　　专业班级：自动化1003学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：2013-6-17～2013-6-2318运动控制系统课程设计运动控制系统课程设计任务书学生姓名喻刚专业班级

2、自动化1003学号1题目双闭环直流PWM调速系统设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师李智强主要内容（参数）利用单片机C8051F005设计双闭环直流PWM调速系统，实现以下功能：1.控制电机在不同速度下旋转；2．通过控制PWM脉冲的占空比来改变IGBT的输出电压；3．实现双闭环直流调速。直流电机参数：220V，20KW，1500r/min,电枢电阻Ra=0.16Ω，电机过载倍数λ=1.5，=0.025S,=0.24S。任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定

3、的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：软件设计，编写程序。第7-8天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确。主要参考资料[1]王晓明.电动机的单片机控制(第二版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.8[2]张世铭,王振和.直流调速系统[M].武汉:华中理工大学出版社,2008.5[3]余锡存.单片机原理及接口技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007[4]于永权.单片机在控制系统中的应用

4、[M].北京:电子工业出版社,2005.118运动控制系统课程设计审查意见系（教研室）主任签字：年月日1总体方案设计本系统采用一个8位单片机C8051F005做主控制器。以H型双极性可逆PWM变换器为主回路核心，采用典型的双闭环调速原理组成PWM调速系统。C8051F005的PCA提供PWM脉冲，给定的速度值、速度反馈值和电流反馈值可以控制PWM脉冲。改变PWM脉冲的占空比可以改变IGBT的输出电压，以此来改变直流电动机的速度。由于C8051F005单片机内部有模/数、数/模转换模块，所以直流测速机将速度值转化为电压值，

5、然后直接由A/D转换通道变成数字量送入单片机，从而实现转速检测。电流检测是通过霍尔效应电流传感器由A/D转换通道变成数字量送入单片机。整流电路采用三相桥式全控整流电路。直流调速系统中应用最普遍的方案是转速、电流双闭环系统，采用串级控制的方式。本设计中，转速负反馈环为外环，其作用是保证系统的稳速精度；电流负反馈环为内环，其作用是实现电动机的转距控制，同时又能实现限流以及改善系统的动态性能。转速、电流双闭环直流调速系统在突加给定下的跟随性能、动态限流性能和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好。转速调节器与电流调节器串极联结，转

6、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。PI调节器PI调节器产生PWM波形H型PWM功率放大电路直流电动机电流测量速度测量un18运动控制系统课程设计图1.1系统原理框图2系统设计直流电机参数：220V，20KW，1500r/min,电枢电阻Ra=0.16Ω，电机过载倍数λ=1.5，=0.025S,=0.24S。主电路

7、采用三相全控桥，进线交流电源：三相380V。根据初始条件，参照图2-1和图2-2对转速和电流环设计时所必要的参数准备如下：图2.1双闭环直流调速系统的稳态结构框图图2.2双闭环直流调速系统的动态结构框图额定电流：；18运动控制系统课程设计电动机电动势系数：；转速环放大系数：；电流环放大系数：；晶闸管滞后时间常数：；电流滤波时间常数：；电流环小时间常数之和：；转速滤波时间常数：；转速环小时间常数之和：。3系统硬件设计3.1PWM变换器脉宽调速系统的主要电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。直流电动机PWM控制系统分为

8、不可逆和可逆系统。不可逆系统是指电动机只能单向旋转；可逆系统是指电动机可以正反两个方向旋转。对于可逆系统，又可以分为单极性驱动和双极性驱动两种方式。单极性驱动是指在一个PWM周期里，作用在电枢两端的脉冲电压是单一极性的；双极性驱动是指在一个PWM周期里，作用在电枢两端的脉冲电压是正负交替的。本设计采用双极性驱动可逆P