直流电动机调速系统课程设计.doc

直流电动机调速系统课程设计报告


姓名:
班级:电气优创0902
学号:
同组人:
目录
第一章设计内容及要求 3
: 3
: 3
第二章双闭环直流调速系统设计 4
4
5
6
6
6
7
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9
9
13
17
第三章单闭环直流调速系统设计 18
18
19
19
20
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22
22
8. 实验室实测结果 23
26
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第四章设计总结及心得 30
第五章附录 31
参考资料 31
第一章设计内容及要求
:
。
,并利用模拟电路元件实现转速单闭环直流调速系统。
:
、双闭环系统的稳态参数设计计算、判断系统的稳定性、绘制系统的稳态结构图。
、转速电流双闭环直流调速系统的调节器,选择调节器结构、利用伯德图完成系统动态校正、计算系统的稳定余量γ及GM、计算调节器参数、绘制系统动态及结构图。
,绘制控制电路及主电路电路图。
、PWM电压波形、电机电流波形、转速反馈波形和直流电动机转速及控制电路各单元的相关波形。
:
:PN=20W、UN=24V、IN=、nN=3000r/min、电枢电阻Ra==、GD2=·cm2、Tm=35ms。
:Un=80V,nN=3000r/min,PN=16W,IN=200mA,负载电阻R=400Ω。
PWM主电路:驱动频率f≥10kHz,R=+=。
设计指标:转速电流双闭环直流调速系统:U *n=10V,Uim=10V,Idm=,σi≤5%,σn≤10%。
第二章双闭环直流调速系统设计

转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。采用PI调节的单个转速闭环调节系统可以在保证系统稳定的前提下实现无静差调速。但对于系统的动态性能要求较高的系统,单闭环系统就难以满足要求了。
为了实现在允许条件下的最快起动,关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律,采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变,那么采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。所以,我们希望达到的控制是:起动过程只有电流负反馈,没有转速负反馈;达到稳态转速后只有转速负反馈,不让电流负反馈发挥作用。
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可以在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套(或称串级)联接,如图1所示。把转速调节器的输出当作电流调机器的输入,再把电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看,电流环在里,称作内环;转速换在外,称作外环。这就形成了转速电流双闭环调速系统。

为了获得良好的静、动态性能,转速和电流两个调节器一般都采用PI 调节器,这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图如图2所示。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性,它们是按照电力电子变换器的控制电压Uc为正电压的情况标出的,并考虑到运算放大器的倒相作用。图中还标出了两个调节器的输出都是带限幅作用的,转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大值,电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。


为了分析双闭环调速系统的静特性,必须先绘出它的稳态结构图,如图3所示。它可以很方便地根据上图的原理图画出来,只要注意用带限幅的输出特性表示PI 调节器就可以了。分析静特性的关键是掌握这样的 PI 调节器的稳态特征。一般存在两种状况:
饱和—