课程设计 - 图文

目录

交直流调速课程设计任务书············································1 1、题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计·························1 2、设计目的·························································1 3、系统方案的确定···················································1 4、设计任务·························································1 5、课程设计报告的要求···············································1 6、参考资料·························································2 7、心得体会························································2 一、电路设计························································3 1.1给定基准电源·················································3 1.2双闭环调节器电路设计··········································3 1.2.1电流调节器················································4 1.2.2转速调节器················································4 1.3 信号产生电路·················································4 1.4 IGBT基极驱动电路原理········································6 1.5 基于EXB841驱动电路设计······································7 1.6 锯齿波信号发生电路···········································8 1.7转速及电流检测电路···········································8 1.7.1 转速检测电路···············································9 1.7.2 电流检测电路···············································9 二、调节器的参数整定···············································11 2.1电流环的设计·················································11 2.2转速环的设计·················································13 三、双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计····················· ····16 3.0设计分析·····················································16 3.1双闭环调速系统的结构图······································16 3.2调速系统起动过程的电流和转速波形·····························16 3.3 H桥双极式逆变器的工作原理···································18 3.4 PWM调速系统的静特性·········································18 四、电路图总体设计················································20 五、参考文献·······················································21

交直流调速课程设计任务书

1、题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计 2、设计目的

2.1对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用 2.2运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。也可以制作硬件电路。

2.3同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。达到综合提高学生工程设计与动手能力的目的。

3、系统方案的确定

自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能（动、静）→电机参数→主电路→控制方案”（系统方案的确定）→“系统设计→仿真研究→参数整定→直到理论实现要求→硬件设计→制版、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。为了发挥同学们的主管能动作用，且避免方案及结果雷同，在选定系统方案时，规定外的其他参数有同学自己选定。

3.1主电路采用二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器；

3.2速度调节器和电流调节器采用PI调节器；

3.3机械负载为反抗性恒转矩负载，调速范围D=2；系统飞轮矩（含电机及传动机构）

3.4主电源：可以选择单相交流220V供电；变压器二次电压为67V； 3.1他励直流电动机的参数：略

4、设计任务

4.1总体方案的确定；

4.2主电路原理及波形分析、元件选择、参数计算；

4.3系统原理图、稳态结构图、动态结构图、主要硬件结构图； 4.4控制电路设计、原理分析、主要元件、参数的选择； 4.5调节器、PWM信号产生电路的设计； 4.6检测及反馈电路的设计与计算；

5、课程设计报告的要求：

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5.1不准相互抄袭或代做，一经查出，按不及格处理； 5.2报告字数：不少于8000字（含图、公式、计算式等）。

5.3形式要求：以《福建农林大学本科生课程设计》（工科）的规范化要求撰写。要求文字通顺、字迹工整、公式书写规范、报告书上的图表允许徒手画，但必须清晰、正确且要有图题。

5.4必须画出系统总图，总图不准徒手画，电路图应清洁、正确、规范。未进行具体设计的功能块允许用框图表示，且功能块之间的连线允许用标号标注。

6、参考资料

6.1电气传动控制系统设计指导 李荣生主编 机械工业出版社 2004.6 6.2新型电力电子变换技术 陈国呈 中国电力出版社

6.3电力拖动自动控制系统，上海工业大学 陈伯时 机械工业出版社 6.4电力电子技术 王兆安 黄俊主编 机械工业出版社 2000.1

7、心得体会

脉冲宽度调制PWM，就是指保持开关周期T不变，调节开关导通时间t对脉冲的宽度进行调制的技术。PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术等领域最广泛应用的控制方式。在进行设计之前，我参考了一些资料，通过对这些设计方案来开拓自己的思路。 课程设计在很大程度上实现的动手与动脑，理论与实际的相互结合，很好地实现了从书本到实际操作的一个过渡。 该系统调速精度与调速范围要求不是很高。但与传统的晶闸管可控调整系统相比，它具有调速范围宽、快速性能好、功率因数高、结构简单等优点，使之以广泛应用于各行各业的直流调速系统中。通过本次设计以便积累一些经验对我们以后课程设计奠定基础。

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一、电路设计

H桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的如图2-1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C0滤波，以获得恒定的直流电压Us。由于直流电源靠二极管整流器供电，不可能回馈电能，电动机制动时只好对滤波电容充电，这时电容器两端电压升高称作“泵升电压”。为了限制泵升电压，用镇流电阻Rz消耗掉这些能量，在泵升电压达到允许值时接通VTz。

图1-1 H桥式直流脉宽调速系统主电路

四单元IGBT模块型号：20MT120UF 主要参数如下：

UCER=1200V Ic=16A TCN=100?C PCM?0.9kW UCE(sat)?3.05V 1.1给定基准电源

此电路用于产生±15V电压作为转速给定电压以及基准电压，如图1-2所示：

*

图1-2 给定基准电源电路

1.2 双闭环调节器电路设计

为了实现闭环控制，必须对被控量进行采样，然后与给定值比较，决定调节器的输出，反馈的关键是对被控量进行采样与测量。

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