交直流调速课程设计.docx

目 录 一、交直流调速课程设计任务书………………………………… 2 二、交直流调速课程设计说明书………………………………… 4 2.1 理论设计……………………………………………………… 4 2.1.1 双闭环调速系统的结构图…………………………… 4 调速系统起动过程的电流和转速波………………… 4 H 桥双极式逆变器的工作原理……………………… 5 2.1.4 PWM 调速系统的静特性……………………………… 7 2.2 电路设计……………………………………………………… 7 2.2.1 给定基准电源………………………………………… 8 2.2.2 双闭环调节器电路设计……………………………… 8 2.2.3 转速及电流检测电路………………………………… 9 2.3 调节器的参数整定 ………………………………………… 11 2.3.1 电流环的设计………………………………………… 11 2.3.2 转速环的设计………………………………………… 13 2.4 电路图总体设计……………………………………………… 15 三、总结 …………………………………………………………… 20 交直流调速课程设计任务书 一、题目：双闭环可逆直流脉宽 PWM 调速系统设计二、设计目的 1、对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用 2、运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。也可以制作硬件电路。 3、同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。达到综合提高学生工程设计与动手能力的目的。 三、系统方案的确定 自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能（动、静）→电机参数→主电路→控制方案”（系统方案的确定）→“系统设计→仿真研究→参数整定→直到理论实现要求→硬件设计→制版、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。为了发挥同学们的主管能动作用，且避免方案及结果雷同， 在选定系统方案时，规定外的其他参数有同学自己选定。 1、主电路采用二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT 构成 H 型双极式控制可逆 PWM 变换器； 2、速度调节器和电流调节器采用 PI 调节器；U*nm=U*im=Ucm=10V 3 、机械负载为反抗性恒转矩负载 , 系统飞轮矩（含电机及传动机构） GD2=1.5Nm2； 4、主电源：可以选择单相交流 380V 供电；变压器二次相电压为 52V； 5、他励直流电动机的参数：见习题集【4-19】（P96）=1000r/min，电枢回路总电阻 R=2Ω ,电流过载倍数λ =2； 6、PWM 装置的放大系数 Ks=11；PWM 装置的延迟时间 Ts=0.4ms。 四、设计任务 总体方案的确定； 1 主电路原理及波形分析、元件选择、参数计算； c）系统原理图、稳态结构图、动态结构图、主要硬件结构图； d）控制电路设计、原理分析、主要元件/参数的选择； e）调节器、PWM 信号产生电路的设计； f）检测及反馈电路的设计与计算； 五、课程设计报告的要求： 1、不准相互抄袭或代做，一经查出，按不及格处理； 2、报告字数：不少于 8000 字（含图、公式、计算式等）。 3、形式要求：以《福建农林大学本科生课程设计》（工科）的规范化要求撰写。要求文字通顺、字迹工整、公式书写规范、报告书上的图表允许徒手画，但必须清晰、正确且要有图题。 4、必须画出系统总图，总图不准徒手画，电路图应清洁、正确、规范。未进行具体设计的功能块允许用框图表示，且功能块之间的连线允许用标号标注。 六、参考资料 1、电气传动控制系统设计指导 李荣生主编 机械工业出版社 2004.6 2、新型电力电子变换技术 陈国呈 中国电力出版社 3、电力拖动自动控制系统，上海工业大学 陈伯时 机械工业出版社 4、电力电子技术 王兆安 黄俊主编 机械工业出版社 2000.1 2 二、交直流调速课程设计说明书 理论设计 双闭环调速结构的系统图 该方案主要由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器 ACR 和转速调节器 ASR。电流调节器 ACR 和电流检测反馈回路构成了电流环；转速调节器 ASR 和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。因转速换包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。在电路中， ASR 和 ACR 串联，即把 ASR 的输出当做 ACR 的输入，再由 ACR 得输出去控 制晶闸管整流器的触发器。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流