直流脈寬pwm調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究——保護(hù)電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(已修改)
2025-07-01 13:37 本頁(yè)面
【正文】 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)直流脈寬(PWM)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究——保護(hù)電路設(shè)計(jì)摘 要本文基于PWM的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)出應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。首先描述了變頻器的發(fā)展歷程，提出了PWM調(diào)速方法的優(yōu)勢(shì)，指出了未來(lái)PWM調(diào)速方法的發(fā)展前景，點(diǎn)出了研究PWM調(diào)速方法的意義。應(yīng)用于直流電機(jī)的調(diào)速方式很多，其中以PWM變頻調(diào)速方式應(yīng)用最為廣泛，而PWM變頻器中，H型PWM變頻器性能尤為突出，作為本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，本文將對(duì)PWM的理論進(jìn)行詳細(xì)論述。在此基礎(chǔ)上，本文將做出SG3525單片機(jī)控制的H型PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，然后對(duì)各個(gè)部分分別進(jìn)行論證，力圖在每個(gè)組成單元上都達(dá)到最好的系統(tǒng)性能。 關(guān)鍵詞：直流調(diào)速； PWM ；SG3525 ；調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 目 錄緒 論 1第一章 簡(jiǎn)要介紹及設(shè)計(jì)方案 2 PWM簡(jiǎn)介 2 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)已知參數(shù) 2 設(shè)計(jì)指標(biāo) 3 3 現(xiàn)行方案的討論與比較 3 選擇IGBT的H橋型主電路的理由 4 采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的理由 4第二章 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 5 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 參數(shù)設(shè)計(jì) 6第三章 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)ASR,ACR 8 電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 8 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 9 轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器、電流反饋調(diào)節(jié)器的整定 9第四章 觸發(fā)電路 10 10第五章 保護(hù)電路 11 整流電路中的保護(hù)電路 11 PWM電路中的保護(hù)電路 11 主電路中的熔斷器負(fù)責(zé)過(guò)流保護(hù) 11 緩沖電路 12 12 12 13第六章 調(diào)試 14 14 14 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成和工作原理 14 實(shí)驗(yàn)方法 14 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)性能測(cè)試 18 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 18 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和工作原理 19 測(cè)試內(nèi)容 19總 結(jié) 26參考文獻(xiàn) 27附 錄 28II II緒 論 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命過(guò)程中，電氣自動(dòng)化在20世紀(jì)的后四十年曾進(jìn)行了兩次重大的技術(shù)更新。一次是元器件的更新，即以大功率半導(dǎo)體器件晶閘管取代傳統(tǒng)的變流機(jī)組，以線形組件運(yùn)算放大器取代電磁放大器件。后一次技術(shù)更新主要是把現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)用于電氣工程，控制器由模擬式進(jìn)入了數(shù)字式。在前一次技術(shù)更新中，電氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)仍采用經(jīng)典控制理論的方法。而后一次技術(shù)更新是設(shè)計(jì)思想和理論概念上的一個(gè)飛躍和質(zhì)變，電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能亦隨之改觀。在整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，電力拖動(dòng)及調(diào)速系統(tǒng)是其中的核心部分?，F(xiàn)代的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)都是由慣性很小的晶閘管、電力晶體管或其他電力電子器件以及集成電路調(diào)節(jié)器等組成的。經(jīng)過(guò)合理的簡(jiǎn)化處理，整個(gè)系統(tǒng)一般都可以用低階近似。而以運(yùn)算放大器為核心的有源校正網(wǎng)絡(luò)（調(diào)節(jié)器），和由 R、C等元件構(gòu)成的無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)相比,又可以實(shí)現(xiàn)更為精確的比例、微分、積分控制規(guī)律,于是就有可能將各種各樣的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化和近似成少數(shù)典型的低階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。目前，隨著大功率電力電子器件的迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已日臻成熟并日漸成為實(shí)際應(yīng)用的主流，但這并不意味著傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)完全退出了實(shí)際應(yīng)用的舞臺(tái)。相反，近幾年交流變頻調(diào)速在控制精度的提高上遇到了瓶頸，于是直流調(diào)速的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)了出來(lái)。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。譬如在對(duì)控制精度有較高要求的造紙，轉(zhuǎn)臺(tái)，輪機(jī)定位等系統(tǒng)中仍離不開(kāi)直流調(diào)速裝置，因此加強(qiáng)對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)的研究還是很有必要的。第一章 簡(jiǎn)要介紹及設(shè)計(jì)方案 PWM簡(jiǎn)介脈寬調(diào)制器UPW采用美國(guó)硅通用公司（Silicon General）的第二代產(chǎn)品SG3525，這是一種性能優(yōu)良，功能全、通用性強(qiáng)的單片集成PWM控制器。由于它簡(jiǎn)單、可靠及使用方便靈活，大大簡(jiǎn)化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試，故獲得廣泛使用。PWM系統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性 ：1）PWM調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少。2）開(kāi)關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小。3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍廣，可達(dá)到1：10000左右。4）如果可以與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。5）功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。 6） 直流電源采用不可控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。 變頻調(diào)速很快為廣大電動(dòng)機(jī)用戶所接受，成為了一種最受歡迎的調(diào)速方法，在一些中小容量的動(dòng)態(tài)高性能系統(tǒng)中更是已經(jīng)完全取代了其他調(diào)速方式。由此可見(jiàn)，變頻調(diào)速是非常值得自動(dòng)化工作者去研究的。在變頻調(diào)速方式中，PWM調(diào)速方式尤為大家所重視，這是我們選取它作為研究對(duì)象的重要原因。 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)已知參數(shù)拖動(dòng)設(shè)備：直流電動(dòng)機(jī)： ，過(guò)載倍數(shù)。負(fù)載：直流發(fā)電機(jī)： 機(jī)組：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 設(shè)計(jì)指標(biāo)D＝４，穩(wěn)態(tài)時(shí)無(wú)靜差。 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n=1500r/min, 。電流超調(diào)量，空載起動(dòng)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。直流脈寬（PWM）調(diào)速系統(tǒng)設(shè)
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