直流电机调速电路的设计

电力电子技术课程设计报告 单相桥式可控整流电路的设计 姓 名 学 号 年 级 专 业 系（院） 指导教师 设计任务 一、 设计内容： 1、根据给定参数设计直流电机调速电路。 2、根据给定参数设计环式直流电机调速电路，使用模拟电路元件实现环式直流电机调速系统。 二、 设计要求： 1、根据设计要求完成系统的稳态参数设计计算、判断系统的稳定性、绘制系统的稳态结构图 。 2、 按工程设计方法设计转速直流调速系统的调节器，选择调节器结构、利用伯德图完成系统动态校正、计算系统的稳定余量γ 及GM、计算调节器参数、绘制系统动态结构图。 3、 设计采用模拟调节器及MOSFET功率器件实现的转速单闭环调速系统，绘制控制电路及主电路电路图。 4、 测试单闭环调速系统的PWM驱动信号波形、PWM电压波形、电机电流波形、转速反馈波形和直流电动机转速及控制电路各单元的相关波形。 提交完整的直流电动机转速单闭环、转速电流双环闭环调速系统设计、测试报告书。 三、 设计参数： 1、直流电动机参数：PN=20W、UN=24V、IN=1.5A、nN=3000r/min、电枢电阻Ra=1.8Ω 电枢电感La=9.76mH、GD2=16.68N·cm2、Tm=35ms 2、 测速发电机参数：Un=80V，nN=3000r/min，PN=16W，IN=200mA，负载电阻R=400Ω 3、PWM主电路：驱动频率f≥100kHz，R=2.7+1.8=4.5Ω 4、设计指标：转速电流双闭环直流调速系统：U *n=10V，Uim=10V，Idm=1.5IN，σi≤5%，σn≤10%。 直流电机调速电路的设计 一、直流调速电路的组成及其静态结构图 1、直流调速系统的组成 直流电机调速系统是由单闭环自动调速系统发展而来的。单闭环调速系统使用了一个比例积分调节器组成速度调节器可以得到转速的无静差调节。从扩大调速范围的角度来看, 单环系统已能基本上满足生产机械对调速的要求。但是, 任何调速系统总是需要启动与停车的, 从电机能承受的过载电流有一定限制来看, 要求启动电流的峰值不要超过允许数值。为达到这个目的, 采用电流截止负反馈的系统, 它能得到启动电流波形, 见图2-1中实线所示。波形的峰值正好达到直流电动机所允许的最大冲击电流dmI, 其启动时间为1t 。 图2-1 带有截止负反馈系统启动电流波形 实际的调速系统, 除要求对转速进行调整外, 很多生产机械还提出了加快启动和制动过程的要求, 例如可逆轧钢, 龙门刨床都是经常处于正反转工作状态的, 为了提高生产率, 要求尽量缩短过渡过程的时间。从图 2.1启动电流变化的波形可...