电力拖动运动控制系统课程设计正文.pdfVIP

1设计任务及要求

1.1设计任务

初始条件：

1.直流电机参数：PN＝3KW，UN＝220V，IN＝17A，nN＝1500r/min，Ra＝0.2Ω，

励磁：它励，励磁电压220V

2.进线沟通电源：三相380V

3.性能指标：系统可逆，转速、电流调整无静差

要求完成的主要任务：

1.转速调整器及其反馈电路设计

2.电流调整器及其反馈电路设计

3.集成脉宽调制电路设计（如3524）

4.驱动电路设计（如IR2110）

5.PWM主电路设计

1.2设计要求

课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现

象。满意如下要求：

1.对系统设计方案的先进性、好用性和可行性进行论证，说明系统工作原理。

2.画出单元电路图，说明工作原理，给出系统参数计算过程。

3.画出整体电路原理图，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。

4.可逆运行，转速和电流稳态无差转速超调量小于10％、电流超调量不超

过5％。

2任务分析

2.1概述

转速、电流双闭环限制直流调速系统是性能好、应用最广的直流调速系统。

它具有动态响应快、抗干扰实力强等优点。我们知道反馈闭环限制系统具有良好

的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。

采纳转速负反馈和PI调整器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下

实现转速无静差。本设计是以直流PWM限制调速系统进行调速，采纳转速调整器

ASR、以及电流调整器ACR并用PI调整器进行校正，对反馈信号进行采集，处理

起到无静差效果。用25LJPF40电力二极管进行整流，以及滤波，通过驱动电路

的作用将限制电路输出的PWM信号得到IGBT牢靠的导通和关断，并用霍尔传感

器对电流取样进而反馈至电流调整器，系统同时设有过流爱护，为此达到双闭环

可逆调速。

2.2方案设计

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

了电流调整器ACR和转速调整器ASR。电流调整器ACR和电流检测反馈回路构成

了电流环；转速调整器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得输出去限制晶闸管整

流器的触发器。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调整器一般都采

纳具有输入输出限幅功能的PI调整器，且转速和电流都采纳负反馈闭环。该方

案的原理框图如下图所示。

图1原理框图

2.3系统设计

系统设计主要包括两个方面的设计：电流调整器的设计、速度调整器的设计。

这两个部分构成了调速系统，完成了所需设计的任务要求。

为实现转速和电流两种负反馈分别作用，可在系统中设置两个调整器，分别

调整转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套连接，

如图所示。把转速调整器的输出当作电流调整器的输入，再用电流调整器的输出

去限制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速

环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。

为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调整器一般都采纳PI调整

器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图如上图所示。图中标出了两个

调整器输入输出电压的实际极性，它们是依据电力电子变换器的限制电压U为

c

正电压的状况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图中还表示了两个调整

器的输出都是带限幅作用的，转速调整器ASR的输出限幅电压U*im确定后了电流

给定电压的最大值，电流调整器ACR的输出限幅电压U限制了电力电子变换器

cm

的最大输出电压Udm。

2.4调速系统原理分析

从静特性方面分析：双闭环调速系统的静特性在负载小于Idm表现