pwm直流控制系统课设推荐.doc

1 基本原理及任务书 1.1 PWM基本原理 脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。简而言之，就是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度，在脉宽调速系统中，当电机通电时，其速度增加；电机断电时，其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间，即可使电机的速度达到并保持一稳定值。 1.2 直流电机 PWM 调速基本原理 PWM方式是在大功率开关晶体管的基极上，加上脉冲宽度可调的方波电压，控制开关管的导通时间t，改变占空比，达到控制目的。图1是直流PWM系统原理框图。这是一个双闭环系统，有电流环和速度环。在此系统中有两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即以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作为PWM的控制电压。核心部分是脉冲功率放大器和脉宽调制器。控制部分采用SG1525（脉宽调制芯片SG1525具有欠压锁定、故障关闭和软起动等功能,因而在中小功率电源和电机调速等方面应用较广泛。SG1525是电压型控制芯片,利用电压反馈的方法控制PWM信号的占空比,整个电路成为双极点系统的控制问题,简化了补偿网络的设计。）集成控制器产生两路互补的PWM脉冲波形，通过调节这两路波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，便能够实现对电机速度的控制。为了获得良好的动、静态品质，调节器采用PI调节器并对系统进行了校正。检测部分中，采用了霍尔片式电流检测装置对电流环进行检测，转速还则是采用了测速电机进行检测，能达到比较理想的检测效果。 图1、直流电动机PWM系统原理图 1.3设计要求 1.3.1实验目的 掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。 熟悉直流PWM专用集成电路SG3525、SG3524等的组成、功能与工作原理。 掌握H型PWM变换器的双极式控制方式的原理与特点。 掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。 1.3.2设计已知参数 1.拖动设备：直流电动机： ，过载倍数。 ２．负载：直流发电机： ３．机组：转动惯量 1.3.3 设计指标 1.D＝４，稳态时无静差。　　 2.稳态转速n=1500r/min, 负载电流0.8A。 3.电流超调量，空载起动到稳态转速时的转速超调量。 2 参数测定 2.1测量参数内容 晶闸管直流调速系统主电路电阻Ra 测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td 测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数Cm 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数Tm 测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f（Uct） 测定测速发电机特性UTG=f(n) 2.2系统组成和工作原理 晶闸管直流调速系统由晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机--发电机等组成。 整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压，改变Ug的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足要求。由于装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。为防止电枢过大电流冲击，每次增加Ug须缓慢，且每次启动电动机前给定位器应调回零位，以防止过流。电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。 2.3参数测量 2.3.1电枢回路电阻的测定 电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra，平波电抗器的直流电阻RL和整流装置的内阻Rn，即R=Ra+RL+Rn 为测出晶闸管整流装置的电源内阻，可采用伏安法比较法测定内阻。 将变阻器RP接入被测系统的主电路，并调节电阻负载至最大。测量时电动机不加励磁，并使电机堵转。MCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节移相电压电位器RP2，使α=150°。 合上主电路电源开关。 调节Ug使整流装置输出电压Ud=（30~90）%Unom，然后调整RP使电枢电流为（80~90）%Inom，读取电流表A和电压表V的数值为I1，U1，则此时整流装置的理想空载电压为 Udo=I1R+U1 调节RP，使电流表A的读数为40%Inom。在Ud不变的条件下读取A，V表数值，则Udo=I2R+U2 求解两式，可得电枢回路总电阻 R=（U2-U1）/(I1-I2) 如把电机电