直流双闭环pwm反馈电路.doc

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Ⅰ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% 2.8 3.4 3.8 4.0 14.7 21.7 28.7 30.4 表3 典型Ⅰ型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系 参数关系KT 0.25 0.39 0.50 0.69 1.0 阻尼比 1.0 0.8 0.707 0.6 0.5 超调量 0% 1.5% 4.3% 9.5% 16.3% 上升时间 6.6T 4.7T 3.3T 2.4T 峰值时间 8.3T 6.2T 4.7T 3.6T 相角稳定裕度 76.3° 69.9° 65.5° 59.2° 51.8° 截止频率 0.243/T 0.367/T 0.455/T 0.596/T 0.786/T 表4 典型Ⅱ型系统动态抗扰性能指标与参数关系 h 3 4 5 6 7 8 9 10 72.2% 77.5% 81.2% 84.0% 86.3% 88.1% 89.6% 90.8% 2.45 2.70 2.85 3.00 3.15 3.25 3.30 3.40 13.60 10.45 8.80 12.95 16.85 19.80 22.80 25.85 解： (1)假设PWM开关频率为8kHZ Ts=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（1~2）=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 取晶闸管装置放大系数=60 电流反馈系数β=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： 仿真结果： 二：转速调节器设计 确定时间常数 转速反馈系数α=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 ⅰ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 ⅱ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 ⅰ电流环传递函数简化条件=112.24 满足简化条件 ⅱ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Δ/数据经基准值换算后求得，即 =，h=5时， 查表得Δ/=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。 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，然后通过一个滑动变阻器调出10V电压