转速电流双闭环H形双极式PWM直流
调速系统的设计
题 姓 学
目： 习题2—17设计 名： 许云东 号： 20110103020 段志梅
任课教师：
1.设计要求........................................................................................................................................ 3 2.设计分析....................................................................................................................................... 4
（1）双闭环调速系统结构图 ................................................................................................. 4 （2）.双闭环直流调速控制系统原理图 ............................................................................... 5 （3）.双闭环调速系统的动态结构框图 ............................................................................... 5 3.转速环参数的设计： ................................................................................................................... 5
（1）确定时间常数: ............................................................................................................... 5 （2）选择转速调节器结构 ..................................................................................................... 6 （3）计算转速调节器参数： ................................................................................................. 6 （4）校验近似条件： ............................................................................................................. 6 （5）计算调节器电阻和电容： ............................................................................................. 7 （6）验证空载起动到额定转速时的超调量： ..................................................................... 7 4.电流环参数的设计： ................................................................................................................... 8
（1）确定时间常数 ................................................................................................................. 8 （2）选择电流调节器的结构 ................................................................................................. 8 （3）计算电流调节器参数 ..................................................................................................... 8 （4）校验近似条件 ................................................................................................................. 9 （5）计算调节器的电阻电容： ............................................................................................. 9 5.直流双闭环系统的完整硬件实现原理图如下： ..................................................................... 10 6.原理图上实现所要求的直流调速系统的原理如下： ............................................................. 10 7.原理图上每个元件选定的依据及其分析： ............................................................................. 11
（1）转速调节器 ................................................................................................................... 11 （2）电流调节器 ................................................................................................................... 11 （3） SG3524芯片 ................................................................................................................ 11 （4）H型双极式可逆PWM桥式电路 .................................................................................... 12 （5），三相整流变压器、晶闸管整流调速装置 ............................................................... 12 （6）转速检测电路 ............................................................................................................... 12 总结 ................................................................................................................................................ 12 参考文献......................................................................................................................................... 13
摘要：伺服系统对数控技术、自动化、电气工程及其自动化、机电一体化等专
业是一门很重要的专业技术课。伺服系统的作用是联系数控装置与被控设备的中间环节，起着传递指令信息和反馈设备运行状态信息的桥梁作用。在当代工业上PWM控制调速系统已经被广泛地应用，其优点还是日益突现，而带有双闭环的调速系统更是受到广泛欢迎。在本次设计中，为了使调速达到高精度、高准度的要求，我使用了电流调节器和转速调节器，以此来组成双闭环，电流环为内环，转速环为外环。这样的设计能够达到任务要求的静态指标和动态指标。特别是把此两环校正为典型Ⅰ型和典型Ⅱ型后的性能指标更是达到了要求。本次设计中的电流调节器和电压调节器都是使用PI调节器，PI调节器是由运放和各种电子元器件组成的，由于本次设计时间有限所以就没有把相应的参数给调出来了。
关键字：PWM；调速系统；电流调节器；直流调速；双闭环；双极式；SG3524；
1.设计要求
有一转速、电流双闭环控制的H形双极式PWM直流调速系统已知电动机参数为：PN=200W,UN=48V,IN=3.7A,N=200r、min，电枢电阻Ra=6.5Ω，电枢回路总电阻=8Ω，允许电流过载倍数=2，电势系数Ce=0.12V.min/r,电磁时间常数Tl=0.15s，机电时间常数Tm=0.2s，电流反馈滤波时间常数Toi=0.001s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.005s，调节器输入输出电压U*nm=U*im=Ucm=10V，调节器输入电阻R0=40KΩ。已计算出电力晶体管D202的开关频率f=1kHz，PWM环节的放大倍数Ks=4.8.
试对该系统进行动态参数设计，设计指标：稳态无静差，电流超调量?i<=5%；空载启动到额定转速时的转速超调量?n?????；过渡过程时间ts<=0.1s。