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《运动控制》课程设计

题目：转速，电流双闭环可逆直流宽频调速系统设计

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一、设计目的

1、应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。

2、应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。

3、在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。

二、系统设计参数

直流电动机控制系统设计参数：（ 直流电动机(3) ）

输出功率为:5.5Kw 电枢额定电压220V

电枢额定电流 30A 额定励磁电流1A

额定励磁电压110V 功率因数0.85

电枢电阻0.2欧姆 电枢回路电感100mH 电机机电时间常数1S 电枢允许过载系数?=1.5 额定转速 970rpm

直流电动机控制系统设计参数

环境条件：

电网额定电压:380/220V; 电网电压波动:10%;

环境温度:-40~+40摄氏度; 环境湿度:10~90%.

控制系统性能指标：

电流超调量小于等于5%; 空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%; 调速范围D＝20; 静差率小于等于0.03.

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1、设计内容和数据资料

某直流电动机拖动的机械装置系统。 主电动机技术数据为：

UN?220V,IN?30A，nN?970rmin，电枢回路总电阻R?0.2?，机电时间常数Tm?1s，电动势转速比Ce?0.221V?minr，Ks=40，Tl?0.5ms，Ts=0.0017ms，电流

反馈系数??0.85VA，转速反馈系数??1.5V?minr，试对该系统进行初步设计。

2、 技术指标要求

电动机能够实现可逆运行。要求静态无静差。动态过渡过程时间Ts?0.1s，电流超调量?i%?5%，空载起动到额定转速时的转速超调量?n%?30%。

三、主电路方案和控制系统确定

主电路选用直流脉宽调速系统，控制系统选用转速、电流双闭环控制方案。主电路采用25JPF40电力二极管不可控整流，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。其中属于脉宽调速系统特有的部分主要是UPM、逻辑延时环节DLD、全控型绝缘栅双极性晶体管驱动器GD和PWM变换器。系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，

从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流原理图

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