直流PWM-M可逆调速系统的设计与仿真

基础课程设计（论文）

直流PWM-M可逆调速系统

的设计与仿真

专 业：电气工程及其自动化

指导教师：刘雨楠

小组成员：陈慧婷（20114073166）

石文强（20114073113）

刘志鹏（20114073134）

张华国（20114073151）

信息技术学院电气工程系

2014年10月20日

摘要

当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。本文主要研究直流调速系统，它主要由三部分组成，包括控制部分、功率部分、直流电动机。长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方法简单、易于大范围内平滑调速、控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。微机技术的快速发展，在控制领域得到广泛应用。本文对基于微机控制的双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了双闭环直流PWM调速系统的数学模型，用微机硬件和软件发展的最新成果，探讨一个将微机和电力拖动控制相结合的新的控制方法，研究工作在对控制对象全面回顾的基础上，重点对控制部分展开研究，它包括对实现控制所需要的硬件和软件的探讨，控制策略和控制算法的探讨等内容。在硬件方面充分利用微机外设接口丰富，运算速度快的特点，采取软件和硬件相结合的措施，实现对转速、电流双闭环调速系统的控制。论文分析了系统工作原理和提高调速性能的方法，研究了IGBT模块应用中驱动、吸收、保护控制等关键技术.在微机控制方面，讨论了数字触发、数字测速、数字PWM调制器、双极式H型PWM变换电路、转速与电流控制器的原理,并给出了软、硬件实现方案。

关键词：直流可逆调速 数字触发 PWM 数字控制器

目录

摘要 .................................................... I

1 引言 .................................................. 1

1.1问题的提出 ......................................... 1

1.2 PWM控制的现状和分类 ............................... 2

2 微机控制双闭环可逆直流PWM调速系统原理设计 ............ 4

2.1稳态结构图和静特性 ................................. 4

2.3双闭环脉宽调速系统的动态性能 ....................... 5

2.4可逆PWM变换器工作原理 ............................. 9

2.5 PWM控制电路 ...................................... 12

3 系统的仿真 ........................................... 14

3.1建立仿真模型 ...................................... 14

3.2 PWM开环调速系统仿真结果 .......................... 16

3.3 PWM双闭环调速系统的仿真结果 ...................... 18

总结 ................................................... 20

参考文献 ............................................... 21

1 引言

1.1问题的提出

为什么我们要研究一种由计算机系统控制的PWM直流控制系统？要回

答这个问题，首先我们应该系统的论述一下电动机转速控制系统的发展历程及现状。

电动机按电源供应方式来分，可以分为两大类，即直流电动机和交流电动机。两类电动机在调速方面存在着很大差异。直流电动机具有良好的起、制动性，适宜在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域得到了广泛应用。即便如此，直流电动机也存在着固有的很多缺点，制约了其应用——由于直流电动机使用直流电源，它的碳刷和滑环都要经常更换，这样的拆换工作是费时费力费财的，无疑会加重使用者的负担。因此，人们希望简单可靠低廉的交流电动机也能像直流电动机那样调速。定子调速、变极调速、滑差调速和转子串电阻调速和串极调速等调速方法应运而生，同时，由于技术的成熟，滑差电动机、绕线式电动机、同步式交流电机等随即出现，带来了电机史上的一次飞跃。但是，这些电动机的调速性能仍然不能与直流电动机相比。直到20世纪80年代，变频调速的出现才解决了直流电机调速性能好却费时费力的缺点。那么又是什么促成了变频调速的产生呢？

电力电子技术、微电子技术和信息技术的产生与发展，直接推动了变频调速系统的产生。由于变频调速具有其他调速方式所不具有的几大特点：

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。

而在众多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 …… 此处隐藏：7483字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……