PWM雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真設(shè)計kk

1、0COV0909060 “片盼 寸060F落血SPWM雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真設(shè)計一、設(shè)計容1.1設(shè)計目的1. 掌握轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)控制的PWM直流調(diào)速原理。2. 掌握并熟練運用MATLAB對系統(tǒng)進行仿真。1.2設(shè)計參數(shù)調(diào)速系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)如下：晶閘管三相橋式全控整流電路供電的雙閉環(huán)直 流調(diào)速系統(tǒng)，直流電動機:220V, 136A, 1460r/min,電樞電阻R=0. 20,允許過載倍 數(shù)入二1.5;電樞回路總電阻:R二0.50,電樞回路總電感：L二15mH,電動機軸上的 總飛輪力矩:GD2= 22. 5N晶閘管裝置：放大系數(shù)K=40,電流反饋系數(shù)：B =0. 05V/A,轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

2、：a二0. 007Vmin/r,濾波時間常數(shù)訂。汙0. 002s , To =0. 01s1.3設(shè)計要求(1)穩(wěn)態(tài)指標:轉(zhuǎn)速無靜差；動態(tài)指標：電流超調(diào)量o W5%,空載起動到額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速超調(diào)量a10%二、設(shè)計思路2.1 PWM調(diào)速原理可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式(亦稱H形)電路，如變。雙極式控制可逆PWM變換器的四個驅(qū)動電壓的關(guān)系是： Uz=u臚歸。在一個開關(guān)周期，當0tG時，uAB=usf電樞電 流id沿回路1流通：當t()v trrle PWM GuicrahrlPWM發(fā)生器模型及封裝后子系統(tǒng)CDPWM Generstor!njOut1由于ACR輸出的數(shù)值在-1010

3、之間，為使ACR輸出的數(shù)值同PWM發(fā)生 器輸入信號相對應(yīng)，在ASR輸出端加了一個Gain模塊，參數(shù)為0.1。這樣， 當ASR輸出限幅10時，PWM輸入端為1,占空比為1;當ASR輸出限幅為T0 時，PWM輸入端為T,占空比為0。2. 3轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)原理2. 3.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)速.電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖圖中，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，在用電流調(diào)節(jié)器的輸 出去控制電力電子變換器UPE,從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作電流環(huán)； 速度換在外邊，稱作轉(zhuǎn)速外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。2. 3.2電流環(huán)的設(shè)計1. 確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù)：

4、TS = Ols電流濾波時間常數(shù)：Toi = -0025電流環(huán)小時間常數(shù)按小時間常數(shù)近似處理Q = Ts += 0. 003s取2. 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)根據(jù)設(shè)計要求5*5%,電流環(huán)設(shè)計為典|系統(tǒng)，選擇p|調(diào)節(jié)器，其傳遞函婁攵/ ” T S + 1為：VVacr(5)=.-丁1 0.0311=s = 10s-i0.003 檢查對電源電壓的抗擾性能：L73. 校驗近似條件晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：心土r-s_1 333.3s-13心3 x 0.001，滿足近似條件。1)忽略反電動勢對電流環(huán)影響的條件：3j7TU3/ = 40.82sm 1,滿足近似條件。2)小時間常數(shù)近似處理條件：%呂 =

5、 -x sf 235.7s-；Jo.001 x 0.002。滿足近似條件。放大系數(shù) =二2. 27。經(jīng)過參數(shù)調(diào)整以后取3. 76按照上述參數(shù)，S滿足設(shè)計要求2. 3. 3轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計1.電流環(huán)等效時間常數(shù)K/,則K/= 0.006于是，綜合上式，可求的?？跐M足設(shè)計要求。轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)廠切=0015 轉(zhuǎn)速小時間常數(shù)按小時間常數(shù)近似處理，所以取=0.016s2.選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)按照典II系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)，故ASR選擇PI調(diào)節(jié)器，傳遞r S + 1函數(shù)為：Wasr（S）= Kn轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h二5,則ASR的超前時間常數(shù)為kn =Tn =

6、 hTp = 0.085Ln/l + l9s 譏 468.75s-222 x 52 x 0.0162轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益所以，ASR的比例系數(shù)為2込(h + l)pCeTmKn = 2haRTp- Q 1273Xn3. 校驗轉(zhuǎn)速超調(diào)量:Cbn Tm當h二5時，7 =20k -20k C10 2uF vTexTnR3R4I卜20k2QkTEXT C2 |0 加 F L Rl40k uTEXTaLC3HR075uFW:A831 .2STR5J_20k 電流環(huán)電氣設(shè)計圖R6 I1R7 120k5TEXT20k TEXT 041uF-譜 山八* v *,*：R8 R9 20k 1 I20k -C5 ： 1u

7、F- :/. g轉(zhuǎn)速環(huán)電氣設(shè)計圖三、Mat I ab仿真設(shè)計3. 1 PWM雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真框圖Transfer Fcfi5帶耒命名-甌丿 flAILXB 7.12.0 1，.0 Smuliiik Library巴Geaeri.喩寸文世】_ Rloxso.勾;乃15雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真框圖3.2仿真結(jié)果3. 2.1 ACR輸出波形ibrary.ACR輸出波形如圖所示iTime offset: 0kang/PWM Genera.3. 2.2 ASR輸出波形200 k150 k10050Ok50 k0.10.20.30.40.5O.S0.70.80.91Time offset: 0四、實習(xí)心得

8、：本次課程設(shè)計歷時兩周，在整個設(shè)計過程中，我不僅鞏固了以前所學(xué)到的 知識，更學(xué)到了許多課外的知識。通過這次的課程設(shè)計，我也發(fā)現(xiàn)了很多平時 學(xué)習(xí)中的不足，可謂是收獲頗多。通過這次課設(shè)，我不僅在知識上有了進一步的鞏固和提高，在求學(xué)和研究 的心態(tài)上也有不小的進步。我想無論是在學(xué)習(xí)還是在生活上只有自己有心去學(xué) 習(xí)和參與才可能有收獲，同時我也深深感受到理論與實踐相結(jié)合的重要性。以 前一直覺得理論知識離我們很遠，經(jīng)過課程設(shè)計，才發(fā)現(xiàn)理論知識與生活的聯(lián) 系。這大大激發(fā)我學(xué)習(xí)書本的興趣。再者我們學(xué)習(xí)的是工科，不單純只是理論 方面的工作，還應(yīng)該考慮到實際情況。理論計算的的結(jié)果可能與實際稍有差別, 要以實際情況為準。作為一名學(xué)習(xí)自動化的學(xué)生，我們的夢想是成為一名電氣工程師，所以我 覺得能做類似的課程設(shè)計是十分有意義，而且是十分必要的。在成為一名合格 的電氣工程師之前我們必須經(jīng)歷硬件的制作、軟件的調(diào)試、系統(tǒng)的設(shè)計這三個 步驟。課程設(shè)計中我既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識，又掌握了 Matlab在自動 化應(yīng)用中的總本使用方法?？傊?，在設(shè)計過程中，我不僅學(xué)到了以前從未接觸過的新知識，而且學(xué)會 了獨立的去發(fā)現(xiàn)，面對，分析，