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PWM直流双闭环调速系统设计VIP免费

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运动控制系统大作业1/9直流PWM双闭环调速系统,基本数据如下:(1)直流电机:额定功率185W,额定电枢电压220VDC,额定电枢电流1.25A,励磁电压220VDC,励磁电流0.16A,额定转速1500rpm,额定转矩12000g·cm,允许过载倍数1.2;(2)PWM变换器:占空比15%-85%;(3)时间常数:电磁时间常数10ms,机电时间常数87ms;(4)控制器的最大输入/输出电压均不超过3V设计要求:(1)静态指标,转速/电流无静差;(2)动态指标,电流超调不超过5%;空载启动到额定转速时的转速超调不超过10%。请完成转速调节器、电流调节器的设计、理论仿真和调试。1.双闭环调速系统的结构图直流双闭环调速系统的结构图如图所示,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是:用脉冲宽度调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电机转速,达到设计要求。双闭环调速系统的结构图2.电路设计H桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的如图所示。PWM逆变器的直流电源由C滤波,以获得恒定的直交流电网经不控的二极管整流器产生,并采用大电容0U。由于直流电源靠二极管整流器供电,不可能回馈电能,电动机制动流电压s时只好对滤波电容充电,这时电容器两端电压升高称作“泵升电压”。为了限制泵升电压,用镇流电阻Rz消耗掉这些能量,在泵升电压达到允许值时接通VTz。2/9H桥式直流脉宽调速系统主电路四单元IGBT模块型号:20MT120UF主要参数如下:*U3.05VIkW9UP0.=100=1200V=16ACTc)CE(satCERCMCN2.1给定基准电源此电路用于产生±15V电压作为转速给定电压以及基准电压,如图所示:给定基准电源电路2.2双闭环调节器电路设计为了实现闭环控制,必须对被控量进行采样,然后与给定值比较,决定调节器的输出,反馈的关键是对被控量进行采样与测量。2.2.1电流调节器由于电流检测中常常含有交流分量,为使其不影响调节器的输入,需加低通滤波。此滤波环节传递函数可用一阶惯性环节表示,由初始条件知滤波时间常数T0.001s,以滤平电流检测信号为准。为了平衡反馈信号的延迟,在给定通道oi上加入同样的给定滤波环节,使二者在时间上配合恰当。3/9图2-3含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器2.2.2转速调节器由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波,因此也需要滤波,由初始T0.005s。根据和电流环一样的原理,在转速给定通道条件知滤波时间常数on上也加入相同时间常数的给定滤波环节。3.调节器的参数整定本设计为双闭环直流调速系统电路基本数据如下T0.001s;1)电磁时间常数lT0.087s;2)机电时间常数m3)触发整流环节的允许过载倍数λ=1.2;设计指标:1)静态指标:无静差;%5%;空载起动到额定转速时的转速超调量动态指标:电流超调量2)i%10%。n计算反馈关键参数:Ct=T/Ia=0.9408Ce=Ct/9.55=0.0985V.min/rnN=(UN-IN*R)/CeR=57.78Ωα=Unm/nN=0.002V/(r/min)β=Uim/Idm=2V/A4/93.1电流环的设计1)确定时间常数PWM装置滞后时间常数:Ts=0.0017s。电流滤波时间常数:。s.002T0oiT=0.0017+0.002=0.0037s(和一般都比小得多,可以当作小惯性群近似地TTTlsoi看作是一个惯性环节)。2)选择电流调节器结构可按典型Ⅰ型设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的,所以把电流调节器设计成PI型的,其传递函数为s1iKW)(siACRsiK——电流调节器的比例系数;——电流调节器的超前时间常数。式中τii3)选择电流调节器的参数5%,故要求ACR超前时间常数;改电流环开环时间增益:s.01T0iliKT0.5,因此应取Ii0.50.51sK1135.IT0.0037i于是,ACR的比例系数为:R0.01*57.78iKK135.10.76IiK51.32s)校验近似条件4:电流环截止频率1sK1135.Ici(1)晶闸管装置传递函数近似条件:1ciT3s即111>.1s196ciT30.3001s满足近似条件;(2)忽略反电动势对电流环影响的条件:5/91,3ciTTlm即111371s3101.ci01..0870TT0lm满足近似条件;(3)小时间常数近似处理条件:11ci3TTois即11111s.7180ciTT30.001730.002ois满足近似条件。5)计算调节器电阻和电容R20k,各电阻和电容值计算如下调节器输入电阻...

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