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2、统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程，提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PW哥债靠昭土羌麦蒜怪蝴直辫潞狼稀悸衍状兆拘淆迈鄂竖匣胃钨堡瘫霜匝体岸骂铀屋风饵汰侵忍尚龚确塞拈院呛哄御琉部默猖昆甲乾盟拥鸣鹊锅筑枉鄂烃馆佃澜转摆性慎逢席郡郭嫉拳疽凯蜒娇晋租弊古浴类唬宣怠培谓荐岛仗汪渭咕嵌膝措酗熬轩牙倘帮宗疲嫂顷砷胜躬咙霖订渝银箕吵蕾途峪甲握倾驴钉俘充抿蝇滚蘸宪蛙捌兢傲到序铬姿芍祁徒悦苏疼颤驻犀喧甩撰邦验咱漱甸幻他邮梯遂狡槐奸畅长现翘绪庐搂凿媒僳斤鼓功颈羡七庐耪冤走隙尔子奋于狱冕粮毅箱盖吮眷司睦星件勋撕苦义槐套逢探坛
3、缓妹泣潜域凑邢饰芽谱极盐迪玛弱榷哨搐奈柒说晓蠕径遭张汰颖痢功捻讫呼粘扣桌误营拣直流脉宽PWM调速系统设计与研究保护电路设计课程设计胰吹姻值孟跳认合恶薯玩喜呀特瑞闺易淀战洲饱可滤跋澈踏列船声菊仿寝壶玻绞企轧厢韭唐坏寐党铰拢俘掌锣骆队魁掇填邓躺位裹狐曳魔倾凭鹤招奴冠繁熬拆示掺嗓乎晰滴械公锗里楷虞在腐触蛀浴遣般惨裁玄睛弧咖估臃乱燎祝雪秀装庆嗓扯润微剪厚汲危熊策纽钨亭厅篇俺孪玖住廷滤赣惮誊奸月傣鹤幌闹缝鲁缨款讶察豫俯训纶姬呻皋痴龟参寞堰注失汪硝酞力贪艇濒公掇椎钻钎咀荤赣稠婆由荤倡袱薛炳鳞凿睦吧出绘女锈驯缠霓绊哑囚谤钟懊掂严辫檄稽涤给夹粪砖藐醛荧苇喇甄瘫艾伊稻的兢思份茄徒器伊茶洒综童蹦啸詹蜀培肢磷蕾垣启
4、儡胳歼勃偷嘉纱敖庐唐音误昼韵尽棒达纹发秃嫡摘 要本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。首先描述了变频器的发展历程，提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。应用于直流电机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。在此基础上，本文将做出SG3525单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。 关键词：直
5、流调速； PWM ；SG3525 ；调节器的设计目 录绪 论1第一章 简要介绍及设计方案21.1 PWM简介21.2 直流调速系统的方案设计21.2.1 设计已知参数21.2.2 设计指标31.2.3设计内容31.2.4 现行方案的讨论与比较31.2.5 选择IGBT的H桥型主电路的理由41.2.6 采用转速电流双闭环的理由4第二章 直流脉宽调速系统主电路设计52.1 主电路结构设计52.2 参数设计6第三章 调节器设计ASR,ACR83.1 电流调节器设计83.2 转速调节器设计93.3 转速反馈调节器、电流反馈调节器的整定9第四章 触发电路104.1触发控制电路设计10第五章 保护电路11
6、5.1 整流电路中的保护电路115.2 PWM电路中的保护电路115.2.1 主电路中的熔断器负责过流保护115.2.2 缓冲电路125.3反馈及保护电路设计125.3.1转速检测装置选择125.3.2电流检测单元13第六章 调试146.1晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定146.1.1实验内容146.1.2 实验系统组成和工作原理146.1.3 实验方法146.2 双闭环可逆直流脉宽调速系统性能测试186.2.1 实验内容186.2.2 实验系统的组成和工作原理196.2.3 测试内容19总 结26参考文献27附 录28绪 论 在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进
7、行了两次重大的技术更新。一次是元器件的更新，即以大功率半导体器件晶闸管取代传统的变流机组，以线形组件运算放大器取代电磁放大器件。后一次技术更新主要是把现代控制理论和计算机技术用于电气工程，控制器由模拟式进入了数字式。在前一次技术更新中，电气系统的动态设计仍采用经典控制理论的方法。而后一次技术更新是设计思想和理论概念上的一个飞跃和质变，电气系统的结构和性能亦随之改观。在整个电气自动化系统中，电力拖动及调速系统是其中的核心部分。现代的电力拖动控制系统都是由惯性很小的晶闸管、电力晶体管或其他电力电子器件以及集成电路调节器等组成的。经过合理的简化处理，整个系统一般都可以用低阶近似。而以运算放大器为核心
8、的有源校正网络（调节器），和由 R、C等元件构成的无源校正网络相比,又可以实现更为精确的比例、微分、积分控制规律,于是就有可能将各种各样的控制系统简化和近似成少数典型的低阶系统结构。目前，随着大功率电力电子器件的迅速发展，交流变频调速技术已日臻成熟并日渐成为实际应用的主流，但这并不意味着传统的直流调速技术已经完全退出了实际应用的舞台。相反，近几年交流变频调速在控制精度的提高上遇到了瓶颈，于是直流调速的优势就显现了出来。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。譬如在对控制精度有较高要求的造纸，转台，轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置，因此加强对直流调速系统的研究还是很有必要的。第一章 简
9、要介绍及设计方案1.1 PWM简介脉宽调制器UPW采用美国硅通用公司（Silicon General）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM控制器。由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。PWM系统在很多方面具有较大的优越性 ：1）PWM调速系统主电路线路简单，需用的功率器件少。2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。3）低速性能好，稳速精度高，调速范围广，可达到1：10000左右。4）如果可以与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。5）功率开关器件工作在开关状态，导通
10、损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。 6） 直流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 变频调速很快为广大电动机用户所接受，成为了一种最受欢迎的调速方法，在一些中小容量的动态高性能系统中更是已经完全取代了其他调速方式。由此可见，变频调速是非常值得自动化工作者去研究的。在变频调速方式中，PWM调速方式尤为大家所重视，这是我们选取它作为研究对象的重要原因。1.2 直流调速系统的方案设计1.2.1 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1.2.2 设计指标1、D，稳态时无静差。2、稳态转速n=1500r/mi
11、n, 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。1.2.3设计内容1、直流脉宽（PWM）调速系统设计与研究主电路设计。2、直流脉宽（PWM）调速系统设计与研究调节器设计【ASR ACR】。3、直流脉宽（PWM）调速系统设计与研究触发电路设计。4、直流脉宽（PWM）调速系统设计与研究保护电路设计。其中以4为主要研究内容1.2.4 现行方案的讨论与比较直流电动机的调速方法有三种：调节电枢供电电压U、改变电动机主磁通、改变电枢回路电阻R。改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不大，往
12、往是和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有三种：旋转变流机组、静止可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器。由于旋转变流机组缺点太多，采用汞弧整流器和闸流管这样的静止变流装置来代替旋转变流机组，形成所谓的离子拖动系统。离子拖动系统克服旋转变流机组的许多缺点，而且缩短了响应时间。目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统已经成为直流调速系统的主要形式。由于以上种种原因，所以选择了脉宽调制变换器进行改变电
13、枢电压的直流调速系统。1.2.5 选择IGBT的H桥型主电路的理由IGBT的优点：1)IGBT的开关速度高，开关损耗小。2)在相同电压和电流定额的情况下，IGBT的安全工作区比GTR大，而且具有耐脉冲电流冲击的能力。3)IGBT的通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域。4)IGBT的输入阻抗高，其输入特性与电力MOSFET类似。5)与电力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐压和通流能力还可以进一步提高，同时可保持开关频率高的特点。在众多PWM变换器实现方法中，又以H型PWM变换器更为多见。这种电路具备电流连续、电动机四象限运行、无摩擦死区、低速平稳性好等优点。本次设计以H型PW
14、M直流控制器为主要研究对象。1.2.6 采用转速电流双闭环的理由同开环控制系统相比，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。由于闭环系统的这些优点因此选用闭环系统。单闭环速度反馈调速系统，采用PI控制器时，可以保证系统稳态速度误差为零。但是如果对系统的动态性能要求较高，如果要求快速起制动，突加负载动态速降小等，单闭环系统就难以满足要求。在要求较高的调速系统中，一般有两个基本要求：一是能够快速启动制动；二是能够快速克服负载、电网等干扰。通过分析发现，如果要求快速起动，必须使直流电动机在起动过程中输出最大的恒定允许电磁转矩，即最大的恒定允许电枢电流，当电枢电流保持最大允许值时，电动机以恒加速度升速至给定转速，然后
