《双闭环直流电机调速系统课程设计报告书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双闭环直流电机调速系统课程设计报告书（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 工程学院课程设计任务书课程名称： 电力电子技术课程设计题 目：双闭环直流电机控制系统设计 专业班级： 学生：学号： 指导老师： 审 批：任务书下达日期 年 月 日设计完成日期 年 月 日 设计容与设计要求一 设计容：1 系统总体方案确定：1.1用晶闸管整流实现直流调压，实现直流电动机的无级调速。1.2系统电路由主电路与控制电路组成：主电路主要环节：整流电路与保护电路。控制电路主要环节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。1.3 主电路电力电子开关器件采用晶闸管、IGBT 1.4 系统具有完善的保护2. 主电路设计与分析2.1设计主电路；2.2 计算主电路参数并选择主电路
2、元器件选型；2.3 设计主电路保护环节；3. 控制电路设计与分析3.1确定控制电路总体结构，要求采用单闭环控制；3.2 设计速度调节器电路；3.3设计触发电路4. 双闭环直流调速控制系统的调试或仿真4.1 在实验室对设计的单闭环直流调速控制系统进行调试；4.2 设计双闭环直流调速控制系统仿真模型，确定设计系统的性能指标。二 设计要求：1 设计思路清晰，给出整体设计框图；2 单元电路设计，给出具体设计电路；3 系统仿真时需给出仿真波形并进行分析。4 绘制总电路图5 写出设计报告； 主要设计条件1 设计依据主要参数1） 输入输出电压：三相交流，380V ;2） 主电路最大输出电压、电流根据电机参数
3、予以确定；3） 要求电机能实现单向无级调速4） 电机型号电机型号2：Z2-71 额定参数30KW 225V 158.5A 3000 r/min 2. 可提供实验设备或上机仿真说明书格式1 课程设计封面；2 任务书；3 说明书目录；4 系统方案确定；5 主电路设计6 控制电路设计（各单元电路图）；7 系统实验、电路改进、仿真等。8 总结与体会；9 附录（完整的总电路图）；10 参考文献；11、课程设计成绩评分表 进 度 安 排第一周星期一:课题容介绍和查找资料； 星期二:总体电路方案确定 星期三:主电路设计星期四:主电路元件选型 星期五:控制电路设计；第二周星期一: 控制电路设计星期二三:：系统
4、调试与仿真等星期四五:写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午:答辩与资料整理 参 考 文 献1王兆安，电力电子技术（第5版）机械工业，2008.2星平电力电子技术与电力拖动自动控制系统校，2009.3. 浣喜明，为正电力电子技术高等教育，2008.4祖润，胡俊达毕业设计指导机械工业，1995.5.林飞，杜欣电力电子应用技术的MATLAB仿真 中国电力，2009.6钟炎平 电力电子电路设计 华中科技大学，2010.7徐德鸿现代电力电子器件原理与应用技术 机械工业，2011.8洪乃刚电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真机械工业，2006.目录第一章 绪论 2第二章 直流调速系统的方案设计
5、32.1设计技术指标要求 32.2 现行方案的讨论与比较 32.3 选择PWM控制调速系统的理由 42.4采用转速、电流双闭环的理由4第三章 PWM控制直流调速系统主电路设计 53.1 主电路结构设计 53.1.1PWM变换器介绍 53.1.2 泵升电路 103.2 参数设计113.2.1IGBT管的参数113.2.2 缓冲电路参数 113.2.3 泵升电路参数 12第四章 PWM控制直流调速系统控制电路设计 124.1 检测环节 124.1.1电流检测环节 124.1.2 电压检测环节 164.2 调节器的选择与调整 174.2.1调节器限幅 174.2.2 调节器锁零 174.3 系统的给
6、定电源、给定积分器 174.3.1 给定电源GS174.3.2 给定积分器 184.4 触发电路的确定 184.4.1 选用触发电路时须考虑的因素184.4.2 触发电路同步电压的选取19第五章 课程设计原始数据21第六章 参数计算 216.1电流调节器的设计216.2速度调节器设计 22课程设计总结参考文献第一章 绪论在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。不同领域对于电机的调速性
7、能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。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
8、键词：直流调速 ；双闭环 ；PWM；SG3525 ；直流电机第二章 直流调速系统的方案设计2.1 设计技术指标要求(1)输入输出电压：三相交流，380V ;(2)主电路最大输出电压、电流根据电机参数予以确定；(3)要求电机能实现单向无级调速(4)电机型号电机型号2：Z2-71 额定参数30KW 225V 158.5A 3000 r/min2.2 现行方案的讨论与比较直流电动机的调速方法有三种：（1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定围无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到的时间常数较小，能快速响应
9、，但是需要大容量可调直流电源。（2）改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。（3）改变电枢回路电阻R。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机与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。弱磁调速围不大，往往是和调压调速配合使用，在
10、额定转速以上作小围的升速。对于要求在一定围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。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主速。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以下三种：（1）旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。（2）静止可控整流器。用静止的可控整流器，如汞弧整流器和晶闸管整流装置，产生可调的直流电压。（3）直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。2.3 选择PWM控制系统的理由脉宽调制器U
11、PW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、可靠与使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计与调试，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，电机损耗与发热都较小。3）低速性能好，稳速精度高，调速围广，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
