转速电流双闭环H形双极式PWM直流调速系统的设计01.doc

转速电流双闭环 H形双极式PWM直流调速系统的设计 参数计算 电流环参数的设计： 确定时间常数 1) 整流装置滞后时间常数。 因为f=1khz，所以=0.001s 2) 电流滤波时间常数。 由题中已知条件知=0.001s 3)电流环小时间常数之和。 =+=0.001+0.001=0.002s （2）选择电流调节器的结构 根据设计要求，并保证稳态电流无静差，因此可按典I系统设计电流调节器ACR。电流调节器ACR选用PI调节器，其传递函数如下式： （3）计算电流调节器参数 电流调节器超前时间常数：， 电流环开环增益：要求时，按课本上表3-1，应取，因此 电流反馈系数：因为所以： 又根据已知条件知=4.8 于是，ACR的比例系数为 （4）校验近似条件 电流环截止频率: 1）校验晶闸管装置传递函数近似条件： 满足近似条件。 2）校验忽略反电动势对电流环影响的条件： 满足近似条件。 3）校验电流环小时间常数近似处理条件： 满足近似条件。 （5）计算调节器的电阻电容： 已知，各电阻和电容值计算如下： ， 近似取 ，取 。取 2.转速环参数的设计： （1）确定时间常数: 1）电流环等效时间常数 = 2）转速滤波时间常数 由已知条件知 3）转速环小时间常数 （2）选择转速调节器结构 由于设计要求无静差，且要求设计为典II系统，转速调节必须含有积分环节;故转速调节器ASR选择PI调节器，其传递函数为 （3）计算转速调节器参数： 按跟随和抗扰性能都较好的原则， 取h=5，则ASR的超前时间常数为: 所以转速环开环增益: 转速反馈系数:由可知： 于是，可以算出ASR的比例系数为: （4）校验近似条件： 转速环截止频率： 1）校验电流环传递函数简化条件： ，满足简化条件。 2）校验小时间常数近似处理条件： ，满足条件。 （5）计算调节器电阻和电容： 已知，各电阻和电容值计算如下： ，可近似取 ，取 ，取 （6）验证空载起动到额定转速时的超调量： 当h=5时，查表得，δn=37.6%，不能满足设计要求。实际上，由于这是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。 设理想空载起动时，负载系数z=0，已知直流电机参数：＝ KW，＝ V，＝ A，＝ r/min，Ra＝Ω，R=8Ω；PWM装置放大系数Ks=；时间常数Tm=0.s，Tl=0.0s； 当时，；而 因此 ，满足空载起动到额定转速时的超调量的设计要求。 （二）直流双闭环系统的完整硬件实现原理图如下： （三）原理图上实现所要求的直流调速系统的原理如下： 主电路系统是由10V直流电源，转速调节器ASR，电流调节器ACR，SG3524芯片，H型双极式可逆PWM桥式电路，三相整流变压器、晶闸管整流调速装置、测速发电机和霍尔电流互感器组成。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,然后通过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。与此同时，由测速发电机检测电机的实时转速，并用霍尔电流互感器对电枢电流进行实时跟踪，以达到设计要求。 （四）原理图上每个元件选定的依据及其分析： （1）转速调节器 对于一个控制系统而言，最关键的是控制器的设计，控制器设计的好坏关系到控制系统性能的优劣。控制器要求实时性强，通用性强，具有较强的智能，在满足性能指标的前提下应尽可能的简单。，并保证稳态电流无静差，所以电流调节器也选择PI调节器。 SG3524芯片 采用集成脉宽调制器SG3524作为脉冲信号发生的核心元件。它的主要作用是用它来产生系统所需要的PWM信号。其结构图如下： 根据主电路中IGBT的开关频率，选择适当的,值即可确定振荡频率。由初始条件知开关频率为1kHz，可以选择，=0.001uf。 SG3524采用是定频PWM电路,DIP-16型封装。 “H”型是双极性驱动电路的一种，也称为桥式电路。其电路是由四个管和四个续流二极管组成，。四个管分为两组，V1和V4为一组，V2和V3为另一组。同一组的管同步导通或关断，不同组的管的导通与关断正好相反。在每个PWM周期里，当控制信号高电平时，管V1和V4导通，此时为低电平，因此V2和V3截止。电枢绕组承受从A到B的正向电压；当控制信号为低电平时，管V1和V4截止，此时为高电平，因此V2和V3导通，电枢绕组承