文档介绍：电力拖动自动控制系统实****报告
题目双闭环直流电动机控制系统设计
学生姓名
专业班级
学号
系(部)
完成时间
目录
1 课程设计任务: 3
初始条件及要求 4
设计任务 4
2 方案确定 4
方案选定 4
桥式可逆PWM变换器的工作原理 6
系统控制电路图 8
双闭环直流调速系统的静特性分析 9
双闭环直流调速系统的稳态结构图 10
3 硬件电路设计及参数选择 11
硬件电路设计 11
: 11
转速调节器ASR电路 12
电流调节器ACR电路 12
PWM脉宽控制电路 13
系统参数的选取 15
PWM变换器滞后时间常数Ts 15
电流滤波时间常数和转速滤波时间常数 15
反馈系数的确定 15
电流调节器ACR的设计 15
速度调节器ASR设计 18
4 采用MATLAB对系统进行仿真 21
原理框图设计 21
电流环原理图 21
转速环原理图 21
、电流双闭环直流调速系统原理图 22
仿真结果 23
23
24
24
仿真结果分析 25
5 设计心得体会 25
参考文献 26
附录:系统总电路原理图 27
摘要
本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统,详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试,表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠,具有较好的静态和动态性能,达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计,以此验证设计的调速系统是否可行.
转速、电流双闭环控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、抗干扰能力强等优点。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。采用转速负反馈和PI调节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控制调速系统进行调速,采用转速调节器ASR、以及电流调节器ACR并用PI调节器进行校正,对反馈信号进行采集,处理起到无静差效果。用二极管进行整流,以及滤波,通过驱动电路的作用得到可靠的导通和关断,并用霍尔传感器对电流取样进而反馈至电流调节器,系统同时设有过流保护,为此达到双闭环直流调速。
关键词: 双闭环直流调速 PWM MATLAB
1 课程设计任务:
(1)双闭环直流电动机控制系统设计
分析系统工作原理,进行系统总体设计。
分析设计出控制系统框图,控制系统动态结构图,控制系统稳态结构图。
(2) 双闭环直流电动机控制系统原理图设计
根据系统框图和任务分解结果,进行典型环节和模块电路的设计。
设计转速电流环电路,触发电路驱动控制电路的选型设计(模拟触发电路、集成触发电路、数字触发器电路均可),控制主电路元部件的确定及其参数计算(包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等),检测及给定电路。
(3)控制系统各单元参数测试和计算
测出各环节的放大倍数及时间常数,在确定调速范围D=10时比较开环、单环和双环时的动态响应。
(4)PID控制算法的确定
以仿真结果或实验结果为根本依据,结合理论,确定合理的PID控制策略和控制参数。
(5)MATLAB仿真验证
利用MATLAB下的SIMULINK软件进行系统仿真,同时将结果在示波器上显示出来,以验证设计的正确性。
初始条件及要求
由课程设计任务书给出的初始条件:
直流电动机:,允许过载倍数;
时间常数: PWM环节的放大倍数:
电枢回路总电阻:
调节器输入输出电压:
稳态指标:在负载和电网电压的扰动下稳态无静差
动态指标:电流超调量空载启动到额定转速时的转速超调量
设计任务
1)系统参数的设计
2)电流环的设计
3)速度环的设计
4)绘制系统的主电路图
根据任务要求可知本设计为双闭环的PWM调速系统。完成整个系统电路需要分为五大模块电路设计,它们分别为:ASR及其反馈电路设计、ACR及其反馈电路设计、驱动电路设计、PWM产生电路设计和反馈检测电路设计。
2 方案确定
方案选定
直流双闭环调速系统的结构图如图1所示,转速调节器与电流调节器串极联结,转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制PWM装置。其中脉宽调制变换器的作用