轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)H形雙極式PWM直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-副本

轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)H形雙極式PWM直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32.設(shè)計(jì)分析 4()雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 4（2）.雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)原理圖 5（3）.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 5 6()確定時(shí)間常數(shù): 6（2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 6 6 7 7 7 8()確定時(shí)間常數(shù) 8（2）選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 8（3）計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù) 9（4）校驗(yàn)近似條件 9 ()轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 （2）電流調(diào)節(jié)器 （4）H型雙極式可逆PWM橋式電路 （5三相整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置 （6）轉(zhuǎn)速檢測電路 參考文獻(xiàn) WM控制調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)還是日益突現(xiàn)，而帶有雙閉環(huán)的調(diào)電阻=8Ω,允許電流過載倍數(shù)=2，電勢系數(shù)Ce=0.12V.min/r電,磁時(shí)間常數(shù)輸入電阻R0=40KΩ。已計(jì)算出電力晶體管D202的開關(guān)頻率f=1kHz，WM環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=4.8.試對該系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量<=5%；i空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)；過渡過程時(shí)間t<=0.1s。(1)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串級連接，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)器的輸出去控制βRACRUn*+ASR+(2).雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)原理圖LV+G(3).雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖3.轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù)的設(shè)計(jì)：(1)確定時(shí)間常數(shù)：1)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)2)轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)T由已知條件知3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)T、(2)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)要求無靜差，且要求設(shè)計(jì)為典II系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)必須含有積分環(huán)節(jié)；故轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR選擇PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 (3)計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α:由U*=an可知：于是，可以算出ASR的比例系數(shù)為：(4)校驗(yàn)近似條件：轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率：w=KT1)校驗(yàn)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件：,滿足簡化條件。2)校驗(yàn)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：(5)計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容：已知,各電阻和電容值計(jì)算如下：R=KR=5.4×40=216KΩ,可近似取220KQ,取0.20μF,取0.5μF(6)驗(yàn)證空載起動到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的超調(diào)量：當(dāng)h=5時(shí)，查表得，=37.6%,不能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上，由于這是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。設(shè)理想空載起動時(shí)，負(fù)載系數(shù)z=0,已知直流電機(jī)參數(shù)：P=0.2KW,U,滿足空載起動到額4.電流環(huán)參數(shù)的設(shè)計(jì)：(1)確定時(shí)間常數(shù)1)整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)T。因?yàn)閒=1khz,所以T=0.001s2)電流濾波時(shí)間常數(shù)T。(2)選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求δ≤5%,并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，因此可按典I系統(tǒng)設(shè)計(jì)電(3)計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)此電流反饋系數(shù)β:因又根據(jù)已知條件知K=4.8(4)校驗(yàn)近似條件滿足近似條件。滿足近似條件。3)校驗(yàn)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：滿足近似條件。(5)計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻電容：R=KR=4.63×40KΩ=185.2KΩ,近似取R=185KQ5.直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的完整硬件實(shí)現(xiàn)原理圖6.原理圖上實(shí)現(xiàn)所要求的直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路系統(tǒng)是由10V直流電源，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR,電流調(diào)節(jié)器ACR,SG3524芯片，H型雙極式可逆PWM橋式電路，三相整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、測速發(fā)電機(jī)和霍爾電流互感器組成。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串極聯(lián)結(jié)，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)器的輸出去控制PWM裝置，然后通過脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。與此同時(shí)，由測速發(fā)電機(jī)檢測電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，并用霍爾電流互感器對電樞電流進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。7.原理圖上每個(gè)元件選定的依據(jù)及其分析：(1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器對于一個(gè)控制系統(tǒng)而言，最關(guān)鍵的是控制器的設(shè)計(jì)，控制器設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。控制器要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，通用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的智能，在滿足性能指標(biāo)的前提下應(yīng)盡可能的簡單。轉(zhuǎn)速反饋電路各個(gè)參數(shù)在已經(jīng)算出，并標(biāo)注在圖中。這里選用PI控制器，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求無靜差，且要求設(shè)計(jì)為典II系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)必須含有積分環(huán)節(jié)，同時(shí)，PI控制器還能在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，盡可能的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(2)電流調(diào)節(jié)器電流反饋電路各個(gè)參數(shù)在已算出，并標(biāo)注在圖中。由于要求δi≤5%,并（3）SG3524芯片采用集成脈寬調(diào)制器SG3524作為脈沖信號發(fā)生的核心元件。它的主要作用節(jié)器輸出的控制電壓作為2引腳輸入，通過其電壓大小調(diào)節(jié)11、14引腳的輸出脈（4）H型雙極式可逆PWM橋式電路“H”型是雙極性驅(qū)動電路的一種，也稱為橋式電路。其電路的正向電壓；當(dāng)控制信號輸入為低電平時(shí)，晶閘管VT1和VT4截止，此時(shí)另一（5三相整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置整流變壓器和晶閘管整流調(diào)速裝置的功能是將輸入的交流電整流后變成直(6)轉(zhuǎn)速檢測電路轉(zhuǎn)速檢測電路與電動機(jī)同軸安裝一臺測速發(fā)電機(jī)，從而引出與被調(diào)量轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)反饋電壓nU,與給定電壓*nU相比較后，得到轉(zhuǎn)速偏差電壓nU輸送給轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓不僅表示轉(zhuǎn)速的大小，還包含轉(zhuǎn)通過調(diào)節(jié)電位器即可改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。脈沖寬度調(diào)制PWM,就是指保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間t對脈點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)等領(lǐng)域最廣泛應(yīng)用的控制方式。利用SG3524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、靜態(tài)性能。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動過程波形的。按照ASR在起動過程中的飽和情況，可將起動過程分為三個(gè)階段，即電流上升階段、恒流升速階段和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從起動時(shí)間上看，Ⅱ階段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了電流受限制下的快速起動，利用了飽和非線性控制方法，達(dá)到“準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”。帶PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還