数字式pwm可逆直流调速系统

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1、电力拖动自动控制系统课程设计一、设计要求：1、调速范围D=20，静差率S≤5%。再整个调速范围内要求转速无极、平滑可调；2、动态性能指标：电流环超调量δ≤5%：空载启动到额定转速时转速超量δ≤10%直流电动机的参数：直流电动机型号（KW）Z2—32额定容量（KW）2.2额定电压（V）220额定电流（A）12.5最大电流（A）18.75额定转速（rpm）1500额定励磁（A）0.61GD(kgm)0.105电动机电枢电阻RA（）1.3电动机电枢电感la（Mh）10其它参数：名称数值整流侧内阻Rn（Ω）0.037整流变压器漏感Lt（mH）0.24电抗器直流电阻R

2、h（Ω）0.024电抗器电感Lh（mh）3.2二、任务分析2.1控制系统的整体设计直流双闭环调速系统的结构图如图1所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转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。总体方案简化图如图1所示。图1、转速、电流双闭环直流调速系统TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG20电力拖动自动控

3、制系统课程设计图2双闭环直流调速系统的动态结构图U*naUc-IdLnUd0Un+--b+-UiWASR(s)WACR(s)KsTss+11/RTls+1RTmsU*iId1/Ce+E2.2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20电力拖动自动控制系统课程设计双极式控制可逆PWM变换器的四个驱动电压波形如

4、图3所示。图3PWM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20电力拖动自动控制系统课程设计如果定义占空比，电压系数则在双极式可逆变换器中调速时，p的可调范围为0～

5、1相应的r=-1~1。当p>0.5时，r为正，电动机正转；当p<0.5时，r为负，电动机反转；当ρ=0.5时，r=0，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）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，

6、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。三、主电路设计桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的如图4所示。PWM变换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。由于电容容量较大，突加电源时相当于短路，势必产生很大的充电电流，容易损坏整流二极管，为了限制充电电流，在整流器和滤波电容之间传入电阻Rz，合上电源后，用延时开关将Rz短路，以免在运行中造成附加损耗。由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电动机制动时只好对滤波电容充电，这式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Rx消

7、耗掉这些能量，在泵升电压达到允许值时接通。20电力拖动自动控制系统课程设计图4桥式可逆直流脉宽调速系统主电路3.1主回路参数的计算及元件的选择1.整流变压器的选择及计算作为整流装置电源用的变压器称整流变压器。一般的变压器有整流和变压两项功能，起着整流是把交流变直流。整流的过程中，采用三相桥式不可控整流电路。由于△接法是可以给基次谐波提供通路的，可以减少基次谐波的影响，因此整流变压器采用△/Y接法，接线原理图如下所示：变压器的参数选择：a．变压器二次侧相电压有效值为U=0.95U／=0.95×220=120V。b．整流变压器的标称功率为P=UI*10=1.35

8、×220×12.5×10Kv=3.67Kv注：U为电