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湖南工程学院课程设计课程名称运动控制系统课题名称可逆直流脉宽双闭环调速系统的设计专业班级学号姓名指导教师刘星平2011年9月13日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：运动控制系统题目：可逆直流脉宽双闭环调速系统的设计专业班级：学生姓名：学号：指导老师：刘星平赵葵银审批：李晓秀任务书下达日期2011年09月13日课程设计完成日期2011年09月23日设计内容与设计要求一．设计内容：1．电路功能：1）用脉宽调制方式实现直流电机调压调速。能实现双闭环的调节和控制，能实现可逆运行。2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：主电力电子开关器件与续流管。控制电路主要环节：脉宽调制PWM电路、电压电流检测单元、调节器，驱动电路、检测与故障保护电路。3）主电路电力电子开关器件采用GTR、IGBT或MOSFET。4）系统具有完善的保护2.系统总体方案确定3.主电路设计与分析1）确定主电路方案2）主电路元器件的计算及选型3）主电路保护环节设计4.控制电路设计与分析1）检测电路设计2）功能单元电路设计3）调节控制电路参数确定二．设计要求：1．设计思路清晰，给出整体设计框图；2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。4．绘制总电路图5．写出设计报告；主要设计条件1．设计依据主要参数1)输入电压：（AC）220（1+15%）、输出电压：±0~300VDC2)最大输出电压、电流根据电机功率予以选择3)要求电机能实现双向无级调速，实现无静差调速。4)电机型号布置任务时给定2.可进行实验调试或仿真调试说明书格式1．课程设计封面；2．任务书；3．说明书目录；4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；5．单元电路设计（各单元电路图）；6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。7．总结与体会；8．附录（完整的总电路图）；9．参考文献；10、课程设计成绩评分表进度安排第一周星期一:课题内容介绍和查找资料；星期二:总体电路方案确定星期三:主电路设计星期四:控制电路设计星期五:控制电路设计；第二周星期一:控制电路设计星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等星期四~五:写设计报告，打印相关图纸；星期五下午:答辩及资料整理参考文献1．陈伯时．运动控制系统．机械工业出版社，20082．王兆安黄俊．电力电子技术（第4版）．机械工业出版社，20003．莫正康．电力电子技术应用（第3版）．机械工业出版社，20004．郑琼林耿学文．电力电子电路精选．机械工业出版社，19965．刘定建朱丹霞．实用晶闸管电路大全．机械工业出版社，19966．刘祖润胡俊达．毕业设计指导．机械工业出版社，19957.刘星平．电力电子技术及电力拖动自动控制系统．校内，19998.刘星平.运动控制系统实验指导书，校内，20099.刘星平.一种新型双闭环直流脉宽调速系统的设计与应用。电气自动化。2003.4目录交直流调速课程设计说明书................................................................................1一、方案确定.........................................................................................................11.1方案选定...................................................................................................11.2桥式可逆PWM变换器的工作原理........................................................21.3系统控制电路图.......................................................................................51.4双闭环直流调速系统的静特性分析........................................................61.5双闭环直流调速系统的稳态结构图........................................................6二、硬件结构.........................................................................................................82.1主电路......................................................................................................92.2泵升电压限制........................................................................................11三、主电路参数计算和元件选择.......................................................................123.1整流二极管的选择................................................................................123.2绝缘栅双极晶体管的选择....................................................................13四、调节器参数设计和选择...............................................................................144.1调节器工程设计方法的基本思路..........................................................144.2电流环的设计........................................................................................144.3确定时间常数.........................................................................................154.4选择电流调节器结构.............................................................................174.5选择电流调节器参数.............................................................................174.6检验近似条件.........................................................................................174.7计算ACR的电阻和电容.......................................................................18五转速环的设计...................................................................................................195.1确定时间常数.........................................................................................195.2ASR结构设计........................................................................................195.3选择ASR参数......................................................................................195.4校验近似条件........................................................................................195.5计算ASR电阻和电容...........................................................................205.6检验转速超调量....................................................................................205.7校验过渡过程时间................................................................................21六反馈单元.........................................................................................................226.1转速检测装置选择................................................................................226.2电流检测单元........................................................................................22七系统总电路图.................................................................................................23心得体会.............................................................................................................24交直流调速课程设计说明书一、方案确定1.1方案选定直流双闭环调速系统的结构图如图1所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置。其中脉宽调制变换器的作用是：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，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。总体方案简化图如图1所示。ASRACRPWMKsβR1/CeαUn*Ui*nId--图1双闭环调速系统的结构简化图用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反2馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。1.2桥式可逆PWM变换器的工作原理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。桥式