基于PWM控制的直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真毕业设计.doc

摘 要 在电力拖动系统中，调节电压的直流调速是应用最广泛的一种调速方法，除了利用晶闸管整流器获得可调直流电压外，还可利用其它电力电子元件的可控性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成极性可变，大小可调的直流电压，用以实现直流电动机电枢两端电压的平滑调节，构成直流脉宽调速系统，随着电力电子器件的迅速发展，采用门极可关断晶体管GTO、全控电力晶体管GTR、P-MOSFET、绝缘栅晶体管IGBT等一些大功率全控型器件组成的晶体管脉冲调宽型开关放大器（Pulse Width Modulated）,已逐步发展成熟，用途越来越广。…………………………………………………………………..5 1.2 PWM直流调速的研究背景和发展状况…………………………………………….5 1.3 本设计的主要内容…………………………………………………………………..6 第二章 直流电机调速系统 2.1 直流电机调速系统的概述…………………………………………………………...7 2.1.1 旋转变流机组直流电机调速系统………………………………………………7 2.1.2 静止式可控整流器调速系统……………………………………………………7 2.1.3 直流斩波器或脉宽调速 ………………………………………………………...8 2.2 电机基本调速方法…………………………………………………………………...9 2.2.1 电枢串电阻调速…………………………………………………………………9 2.2.2 弱磁调速…………………………………………………………………………9 2.2.3 调压调速………………………………………………………………………..10 2.3 转速控制的要求和调速指标……………………………………………………….10 2.4 闭环直流调速系统………………………………………………………………….11 2.4.1单闭环直流调速系统…………………………………………………………...11 2.4.2 转速电流双闭环调速系统……………………………………………………..14 2.4.2.1 双闭环系统的稳态结构图和静特性……………………………………….16 2.4.2.2 各变量的稳态工作点和稳态参数计算…………………………………….17 2.4.2.3 双闭环直流调速系统的启动过程分析…………………………………….18 2.4.2.4 转速和电流两个调节器的作用…………………………………………….20 第三章 PWM调制技术与PWM变换器 3.1 PWM调制技术 ……………………………………………………………………...21 3.1.1 模拟式PWM控制……………………………………………………………...21 3.1.2 数字式PWM控制……………………………………………………………...22 3.2 PWM变换器…………………………………………………………………………23 3.2.1 简单的不可逆PWM变换器…………………………………………………...23 3.2.2 制动不可逆PWM变换器……………………………………………………...24 3.2.3 H型双极式PWM变换器…………………………………………………….26 第四章 PWM直流电动机调速系统的设计 4.1 PWM-M直流调速系统的控制电路………………………………………………...28 4.2 系统设计方案的选择……………………………………………………………….29 4.2.1主电路供电方案选择…………………………………………………………...29 4.2.2主电路形式的选择……………………………………………………………...30 4.2.3控制电路方案的选择…………………………………………………………...32 4.3 直流脉宽调速系统的MATLAB仿真……………………………………………..33 4.3.1 引言……………………………………………………………………………..33 4.3.2双闭环控制的脉宽调速系统的仿真模型……………………………………...33 4.3.3 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析…………………………………..36 总结………………………………………………………………………………………..39 参考文献…………………………………………………………………………………..40 第一章 引言 1.1 直流调速系统简介 调速系统包括直流调速系统和交流调速系统两大类。由于直流电动机的电压、电流和磁通之间的耦合较弱，使直流电动机具有良好的机械特性，能够在大范围内平滑调速，启动、制动性能良好，故其在20世纪70年代以前一直在高精度、大调速范围的传动领域内占据主导地位。但随