双闭环可逆直流脉宽pwm调速系统设计及matlab仿真验证_课程设计(编辑修改稿)

双闭环可逆直流脉宽pwm调速系统设计及matlab仿真验证_课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。 双闭环调速系统的结构图 成都理工大学工程技术 学院课程设计 5 调速系统起动过程的电流和转速波形 如图 2 所示， 这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。 这是在最大电流（转矩） 受限 的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。 (a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程 (b)理想快速起动过程 图 2 调速系统起动过程的电流和转速波形 H 桥 式可逆 PWM 变换 器的工作原理 PWM 控制的示意图如图 3 所示 :可控开关 S以一定的时间间隔重复地接通和断开 ，当 S接通时，供电电源 Us通过开关 S 施加到电动机两端，电源向电机提供能量，电动机储能：当开关 S断开时，中断了供电电源 Us 向电动机电流继续流通。 图 3： PWM 控制示意图 这样，电动机得到的电压平均值 Uas为： IdL n t Id O Idm IdL n t Id O Idm Idcr n n (a) (b) 成都理工大学工程技术 学院课程设计 6 Uas=ton Us/T=Uas 在系统主电路部分，采用的是大功率 GTR 为开关元件、 H 桥电路为功率放大电路所构成的电路结构，如图 4 所示。 图中，四只 GTR分为两组， VT1 和 VT4为一组， VT2 和 VT3 为另一组。 同一组中的两只 GTR 同时导通，同时关断，且两组晶体管之间可以是交替的导通和关断。 脉宽调制 器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定宽度可变的脉冲电压序列，从而平均输出电压的大小，以调节电机转速。 图 4： H桥式可逆 PWM 变换器 正向运行（如图 a） 所示 : 第 1 阶段，在 0≤ t≤ ton期间， Ub Ub4 为正， VT VT4 导通， Ub Ub3为负， VT VT3 截止，电流 id沿回路 1 流通，电动机 M两端电压 UAB=+Us； 第 2阶段，在 ton≤ t≤ T 期间， Ub Ub4 为负， VT VT4截止， VD VD3续流，并使 VT VT3 保持截止，电流 id沿回路 2流通，电动机 M两端电压 UAB=Us。 反向运行（如图 b）所示： 第 1 阶段，在 0≤ t≤ ton期间， Ub Ub3 为负， VT VT3 截止， VD VD4续流，并使 VT VT4 截止，电流 id沿回路 4流通，电动机 M两端电压 UAB=+Us。 第 2阶段，在 ton≤ t≤ T 期间， Ub Ub3 为正， VT VT3导通， Ub Ub4为负，使 VT VT4保持截止，电流 id沿回路 3流通，电动机 M两端电压 UAB=Us。 双极式控制的桥式可逆 PWM 变换器的优点： （ 1）电流一定连续；（ 2）可使电机在四象运行；（ 3）电机停止 时有微振电成都理工大学工程技术 学院课程设计 7 流，能消除静摩擦死区；（ 4）低速平稳性好，系统的调速范围可达 1： 20200 左右；（ 5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠 通。 双极式控制可逆 PWM 变换器的输出平均电压为： 成都理工大学工程技术 学院课程设计 8 主电路设计 H桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的如图 5所示。 PWM 逆变器的直流电源由交流电网经不控的二极管整流器产生，并采用大电容滤波，以获得恒定的直流电压由于电容量较大，突加电源时相当短路，势必产生很大的充电电流，容易损坏整流二极管。 为了限 制充电电流，在整流器和滤波电容之间串入限流电阻或电抗），合上电源以后，延时用开关将短路，以免在运行中造成附加损耗。 滤波电容器往往在 PWM 装置的体积和重量中占有不小的份额，因此电容量的选择是 PWM 装置设计中的重要问题。 但对于 PWM 变换器中的滤波电容，其作用除滤波外，还有当电机制动时吸收运行系统动能的作用。 由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电机制动时只好对滤波电容充电，这将使电容两端电压升高，称作“泵升电压”。 为了限制泵升电压，用镇流电阻 Rb消耗掉这些能量，在泵升电压达到允许值时接通 VT5。 图 5：桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图 元件的选择与参数的计算 直流电动机拖动的机械装置系统。 主要动机技术数据为。