直流電動(dòng)機(jī)pwm控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-wenkub.com
2025-06-26 03:45 本頁面
【正文】 工作順利，祝各位同學(xué)順利完成學(xué)業(yè)，再創(chuàng)輝煌。通過論文的撰寫，是我能夠系統(tǒng)的，全面的學(xué)習(xí)與自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)與設(shè)計(jì)原理，讓我全方位的運(yùn)用學(xué)習(xí)，復(fù)習(xí)鞏固專業(yè)知識(shí)，從而將我們所學(xué)的充分發(fā)揮應(yīng)用在論文上，逐一的體現(xiàn)了實(shí)際與理論的結(jié)合，完成所期望的效果。電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（第3版）。經(jīng)過接近五周的努力，終于圓滿的完成了本課程設(shè)計(jì)。電流環(huán)開環(huán)增益：要求時(shí)，應(yīng)取，因此ACR的比例系數(shù)為（2）計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容按所用運(yùn)算放大器取，各電阻和電容值為，取，取，取按照上述參數(shù),，4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器如圖15所示：圖15 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器其中為轉(zhuǎn)速給定電壓，為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，：調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。 極穩(wěn)定的輸出偏置電壓 2使用ACS758芯片完成對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的電流反饋環(huán)節(jié)，使其形成直流電動(dòng)機(jī)的電流反饋，使其能達(dá)到更好的控制速度的精度。181。V, 單電源操作 超低功率損耗：100 181。Ω，具有較低的功率損耗。精確的、成比例輸出電壓由穩(wěn)定斬波型低偏置 BiCMOS 霍爾 IC 提供，該 IC 出廠時(shí)已進(jìn)行精確度編程。典型應(yīng)用包括電動(dòng)機(jī)控制、載荷檢測(cè)和管理、電源和直流至直流轉(zhuǎn)換器控制、逆變器控制和過電流故障檢測(cè)。速度調(diào)節(jié)器的輸出Ui*作為電流調(diào)節(jié)器ACR的給定信號(hào)，與電流反饋信號(hào)Ui比較后，偏差為△Un= Ui*Ui，送到電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入端，電流調(diào)節(jié)器的輸出Uct送到觸發(fā)器，以控制可控整流器，整流器為電動(dòng)機(jī)提供直流電壓Ud.。 電流調(diào)節(jié)器使電流緊緊跟隨其給定電壓變化，對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用，在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程中能夠獲得電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過程， 當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。PI調(diào)節(jié)器的輸出由兩部分組成，第一部分是比例部分，第二部分是積分部分。 電流調(diào)節(jié)器在里面稱作內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外面稱作外環(huán)，這樣就形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。在wt=0時(shí)，二極管VD6和VD1開始同時(shí)導(dǎo)通，直流側(cè)電壓等于Uab；下一次同時(shí)導(dǎo)通的一對(duì)管子是VD1和VD2，直流側(cè)電壓等于Uac。 圖8 UAA4002的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理簡(jiǎn)圖用于實(shí)現(xiàn)8A/400V開關(guān)電源原理接線圖如圖9所示 圖9 UAA4002應(yīng)用接線圖 在圖10所示中，晶體管VV4是同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷的，VV3也是同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷的，但V與VV3與V4都不允許同時(shí)導(dǎo)通，否則電源Ud直通短路。在晶體管導(dǎo)通過程中，該處理器監(jiān)控晶體管的集射結(jié)飽和降壓和晶體管的集電極電流，同時(shí)也監(jiān)控本集成塊工作的正負(fù)電源電壓和芯片的工作溫度。且電路自身的設(shè)計(jì)保證了這一電流值可以通過增加一個(gè)或幾個(gè)外部晶體管加以放大。（2）當(dāng)用光電耦合器來隔離輸入輸出通道時(shí)，必須對(duì)所有的信號(hào)全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯(lián)系，否則這種隔離是沒有意義的。（3） 光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)線短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。用不同類別的主開關(guān)其功率驅(qū)動(dòng)電路也不同，本系統(tǒng)采用GTR功率晶體管的光電耦合驅(qū)動(dòng)電路。這種功能可用對(duì) （1） +。若改變偏差放大器輸入的誤差信號(hào)，即可改變其脈寬，也即輸出脈寬與誤差信號(hào)成正比。由RS觸發(fā)器、比較器A4與A500uA的雙向恒流源和外接電容CT組成三角波振蕩器。該芯片內(nèi)有三角波發(fā)生器、偏差信號(hào)放大器、比較器和橋式功放等電路。雙極式PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)：電流一定連續(xù)；可使電機(jī)在四象限中運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)；低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；低速平穩(wěn)性好，低速范圍可達(dá)20000左右。欲使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，則使控制電壓為負(fù)即可。如圖3所示。 圖2 PWM控制示意圖電壓平均值Uas可用下式表示： Uas= ton開關(guān)電路采用三相橋式接線方式。在應(yīng)用實(shí)例中，磁極旋轉(zhuǎn)，電樞靜止，電樞繞組里的電流換向借助于位置傳感器和電子開關(guān)電路來實(shí)現(xiàn)。核心部分是脈沖功率放大器和脈寬調(diào)制器。主電路部分采用了以GTR為可控開關(guān)元件、H橋電路為功率放大電路所構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)連接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為PWM的控制電壓。為了獲得良好的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)，調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了校正。核心部分是脈沖功率放大器和脈寬調(diào)制器。 PWM方式是在大功率開關(guān)晶體管的基極上，加上脈沖寬度可調(diào)的方波電壓，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間t，改變占空比，達(dá)到控制目的。由于由以上優(yōu)點(diǎn)直流PWM系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛，特別在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能中。 3） 低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:20000左右。 PWM調(diào)速方案的優(yōu)越性自從全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方 式，形成了脈寬調(diào)制變換器—直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，PWM的H型屬于調(diào)壓調(diào)速，PWM的H橋能實(shí)現(xiàn)大功率調(diào)速；國(guó)內(nèi)的超大功率調(diào)速還要依靠可控硅實(shí)現(xiàn)可控整流來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。利用數(shù)字輸出對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種有效技術(shù)，尤其是在對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方面，可大大節(jié)省能量。但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法效率低。勵(lì)磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小，但低速時(shí)受到磁飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制。為使整個(gè)系統(tǒng)能正常安全地運(yùn)行, 過流、過載、過壓、欠壓保護(hù)電路, 另外還有過壓吸收電路。本文利用SG1731集成PWM控制器設(shè)計(jì)了一個(gè)基于PWM控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用了電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制，并且設(shè)計(jì)了完善的保護(hù)措施，既保障了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，又使系統(tǒng)具有較高的動(dòng)、靜態(tài)性能。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制方法，其中PWM(脈寬調(diào)制)是常用的一種調(diào)速方法。而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量不大于5%；轉(zhuǎn)速超調(diào)量不大于10%。 電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為：10kW、220V、55A、1000r/min，Ce=（二）要求1．PWM控制器（或單片機(jī)）為核心。2．運(yùn)用PWM控制器（單片機(jī)）為核心，構(gòu)建控制系統(tǒng)電路。min/r時(shí)間常數(shù)：Tl=,Tm=。三、 主要參考資料：[1] 電機(jī)控制專用集成電路 譚建成主編 機(jī)械工業(yè)出版社[2] 電氣傳動(dòng)的脈寬調(diào)制控制技術(shù) 吳守箴主編 機(jī)械工業(yè)出版社[3]
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