畢業設計----matlab對轉速、電流雙閉環直流脈寬調速系統的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 性，理想空載轉速越低時，靜差率越大，轉速的相對穩定度也就越差。對于同一個調速系統， 項指標并不是 彼此孤立的，必須同時提才有意義， 一個調速系統的調速范圍，是指在最低速時還能滿足所需靜差率的轉速可調范圍。 閉環調速系統 共 23 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 單閉環調速系統 根據自動控制原理，反饋控制的閉環系統是按被調量的偏差進行控制的系統，只要被調量出現偏差 圖 27a 轉速負反饋閉環直流調速系統穩態結構圖 將給定量和擾動量看成兩個獨立的輸入量，只考慮給定作用時的閉環系統： pseKKK C ?? （ 25） 它相當于在測速反饋電位器輸出端把反饋回路斷開后，從放大器輸入起直到測速反饋 輸出為止總的電壓放大系數，是各環節單獨的放大系數的乘積。電動機環節放大系數為 ： e EC n? （ 26） 只考慮擾動作用時的閉環系統： 圖 27c nU? =0 時 de (1 )RIn CK?? ? （ 27） 由于已認為系統是線性的，可以把二者疊加起來即得系統的靜特性方程式 ： 如果斷開反饋回路，則上述系統的開環機械特性為 *p s n0d00eedd ppeK K UU I R R In n nC C C?? ? ? ? ? ? （ 29） 而閉環時的靜特性可寫成 共 23 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ *p s n0d0ee( 1 ) ( 1 ) ( 1 )dd c l c leK K UU I R R In n nC K C K C K?? ? ? ? ? ?? ? ? （ 210） 其中0pn和 0cln 分別表示開環和閉環系統的理想空載轉速，opn?和 cln? 分別表示開環和閉環系統的穩態速降。 0clclclns n?? （ 215） 按理想空載轉速相同的情況比較，則 0opn = 0cln 時： 1opcl ss K? ? （ 216） 如 調制的輸出電壓 dU ，使系統工作在新的機械特性上，因而轉速有所回升，速度降落降低。由此看來，閉環系統能夠減少穩態速降的實質在于它的自動調節作用 ，在于它能隨著負載的變化而相應地改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降。 圖 28 閉環系統靜特性和開環機械特性的關系 轉速電流雙閉環調速系統 雙閉環系統的穩態結構圖和靜特性 圖 211 雙閉環直流調速系統的靜特性 （二）轉速調節器飽和 這時， ASR 輸出達到限幅值 imU? ，轉速外環呈開環狀態，轉速的變化對系統不再產生影響。雙閉環系統變成一個電流無靜差的單閉環系統。穩態時 共 23 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 兩段實際上都略有很小的靜差，如圖 211 中虛線所示。 各變量的穩態工作點和穩態參數計算 雙閉環調速系統在穩態工作中，當兩個調節器都不飽和時，各變量之間有下列關系： imU? 為 ASR 的輸出限幅值。 雙閉環直流調速系統的啟動過程分析 設置雙閉環控制的一個重要目的就是要獲得接近理想起動過程，因此在分析雙閉環調速系 看作為是一個準時間最優控制。 轉速和電流兩個調節器的作用 轉速調節器和電流調節器在雙閉環直流調速系統中的作用可以分別歸納如下： 1 時，限制電樞電流的最大值，起快速 的自動保護作用。一旦故障消失，系統立即自動回復正常。 第三 章 調速系統的直流脈寬調制 PWM(Pulse Width Modulation)控制就是脈寬調制技術：即通過對一系列脈沖的寬度進行 路和數字式 PWM 控制電路。 PWM 控制技術 模擬式 PWM 控制 共 23 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ont 圖 31 PWM 控制電路原理 （ 31） 式中 kmu ——控制信號 ku 的最大值。 a b c 圖 32 鋸齒波脈寬調制波形圖 圖 33 PWM 控制負載的波形圖 PWM 信號加到主控電路的開關管 V1 的基極時，負載 LR 兩端電壓 Lu 的波形如圖33 所示。顯然，通過 PWM 控制改變開關管在一個開關周期 T 內的導通時間 τ 的長短，就可實現對 LR 兩端平均電壓 Lu 大小的控制。 數字式 PWM 控制 數字式 PWM 調制電路主要由計數器和數字比較器或由定時電路和觸發器構成。數字式 圖 34 計數器和數字比較器組成的數字脈寬調制器的波形圖 PWM 變換器 PWM 變換器作用是：用 PWM 控制電路的輸出波形信號，把恒定的直流電源電壓調制成頻率一定、寬度不可逆與可逆兩大類。 簡單的不可逆 PWM 變換器 簡單的不可逆 PWM 變換器 直流電動機系統主電路原理圖如圖 35 所示，功率開關器件可以是任意一種全控型開關器件 ，這樣的電路又稱直流降壓斬波器。 a 電路原理圖 b 電流和電壓波形 圖 35 簡單不可逆 PWM 控制電路及其波形 圖 35a 所示為一個簡單的不可逆 PWM 控制變換電路原理圖。電源電壓 E 通常T 共 23 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 由交流 圖 35b 為穩態時電樞端電壓 au 、電樞平均電壓 aU 和電樞電流 ai 的波形。可見，穩態電流 ai 是 制動不可逆 PWM變換器 圖 36a 所示為具有制動狀態的不可逆 PWM 變換器。它由兩個功率晶體管 1V 、 2V和兩個二極管 1VD 、 2VD 組成。 1V 是起調制作用的主控管， 2V 是輔助管。來自脈寬調制電路的兩個極性相反的脈沖電壓 1bu 、 2bu 分別作用到 1V 、 2V 的基極。控制電路工作在電動狀態時的電壓、電能耗制動作用。因此，在制動狀態中， 2V 和 1VD 輪流導通，而 1V 始終是關斷的，此時的電壓和電流波形示于圖 36c。 a b c d a 電路原理圖 b 電動狀態電壓和電流波形 c 制動狀態電壓和電流波形 d 電動和制動交替狀態電流波 形 圖 36 制動不可逆 PWM 變換器及其波形 有一種特殊情況，即輕載電動狀態，這時平均電流較小，以致