1、運動控制系統期中作業電氣與控制工程學院自動化1102王穎琪1106050219穩態參數計算：額定轉速下的給定電壓值：=0.007*1460=10.22v =0.05*136=6.8v電流調節器的限幅值：=8.69v根據穩態參數可取 所以： =0.007 =0.05v/A假設Ks=30動態參數計算：電流環的設計（1）確定時間常數a. 整流裝置滯后時間常數.假設，所以b. 電流濾波時間常數. 單相橋式電路每個波頭的時間是10ms，三相橋式電路每個波頭的時間是3.33ms，為了基本濾平波頭，可取=2ms=0.002s.c. 電流環小時間常數之和.按小時間常數近似處理，取.=+=0.00214s(2)

2、 選擇電流調節器結構根據設計要求5%，可按典型I型系統設計電流調節器。電流環的控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調節器，其傳遞函數為：W(s)=(3)計算電流調節器參數電流調節器超前時間常數：=電流環開環增益：要求5%，所以取*=0.5,因此：=233.6s-1于是，ACR的比例系數為：=1.5576（4） 校驗近似條件電流環截止頻率：=233.6s-1a. 校驗晶閘管整流裝置傳遞函數的近似條件： =2380.95s-1> 滿足近似條件b.校驗忽略反電動勢變化對電流環動態影響的條件： 48.84s-1< 滿足近似條件c.校驗電流環小時間常數近似處理條件： > 滿足近似條

3、件（5) 計算調節器的電阻電容，按所用運算放大器取,各電容和電阻值計算如下： 所以: 故得 按照上述參數，滿足設計要求 。 轉速調節器設計（1） 確定時間常數a. 電流環等效時間常數.已知，則 =S.b. 轉速濾波時間常數。根據所用測速發電機紋理情況， c. 轉速環小時間常數。按小時間常數近似處理，取（2） 選擇轉速調節器結構按照設計要求，選擇PI調節器，其傳遞函數（3) 計算轉速調節器參數按跟隨性和抗擾性都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時間常數為：轉速環開環增益：ASR比例系數為：（4） 檢驗近似條件轉速環截止頻率a. 電流環傳遞函數簡化條件 > 滿足簡化條件b.轉速環小時間常數

4、近似處理條件 > 滿足近似條件（5） 計算調節器電阻和電容 取=40K,則 所以： (6) 校驗轉速超調量<所以設計滿足要求。晶閘管的選型： 選擇晶閘管主要是選擇它的額定電壓和額定電流。對于本設計采用的是三向橋式PWM逆變電路，晶閘管按1至6順序導通，在阻感負載中晶閘管承受的最大電壓，而考慮到電網電壓波動和操作過電壓等因素，還要放寬23倍的安全系數，則晶閘管額定電壓的計算結果為：,取。晶閘管的額定電流有效值大于實際流過晶閘管的最大電流的有效值。一般取按此原則所得的1.52倍。已知：可得晶閘管的額定電流： 取因此，本設計采用的晶閘管型號為KP200A-20MATLAB仿真（1） 電流

5、環的仿真設計 仿真模型：仿真結果：（2） 轉速環仿真設計轉速環空載仿真模型：仿真結果：轉速環滿載仿真模型：仿真結果：轉速雙閉環直流調速系統的硬件電路設計（1）橋式可逆PWM變換電路 本次設計采用橋式可逆PWM變換電路供電，電動機兩端電壓的極性隨全控型電力電子器件的開關狀態而改變。 橋式可逆PWM變換電路如下圖：（2）含給定濾波和反饋濾波的PI型電流調節器如下圖所示（參數標注在圖上)（3）含給定濾波與反饋濾波的PI型轉速調節器如下圖所示（參數標注在圖上）（4）給定及偏移電源此電路用于產生15V電壓作為轉速給定電壓以及基準電壓。（5）信號產生電路 電路中的PWM信號由集成芯片SG3524產生，SG

6、3524可為脈寬調制式推挽、橋式、單端及串聯型SMPS(固定頻率開關電源)提供全部控制電路系統的控制單元。由它構成的PWM型開關電源的工作頻率可達1000KHZ,適宜構成100-500W中功率推挽輸出式開關電源。SG3524采用是定頻PWM電路,DIP-16型封裝。由SG3524構成的基本電路如圖所示，由15腳輸入+15V電壓，用于產生+5V基準電壓。9腳是誤差放大器的輸出端，在1、9引腳之間接入外部阻容元件構成PI調節器，可提高穩態精度。12、13引腳通過電阻與+15V電壓源相連，供內部晶體管工作，由電流調節器輸出的控制電壓作為2引腳輸入，通過其電壓大小調節11 、14引腳的輸出脈沖寬度，實

7、現脈寬調制變換器的功能實現。 SG3524的基準源屬于常規的串聯式線性直流穩壓電源,它向集成塊內部的斜波發生器、PWM比較器、T型觸發器等以及通過16腳向外均提供+5V的工作電壓和基準電壓,振蕩器先產生的連續不對稱鋸齒波電壓,再變換成矩形波電壓,送至觸發器、或非門,并由3腳輸出。振蕩器頻率由SG3524的6腳、7腳外接電容器CT和外接電阻器RT決定,其值為:f=1.15/RTCT。考慮到對CT的充電電流為一般為30A-2mA),因此RT的取值范圍為1.8k100k,CT為0.001F0.1F,其最高振蕩頻率為300kHz。開關電源輸出電壓經取樣后接至誤差放大器的反相輸入端,與同相端的基準電壓進

8、行比較后,產生誤差電壓,送至PWM比較器的一個輸入端,另一個則接鋸齒波電壓,由此可控制PWM比較器輸出的脈寬調制信號. SG3524管腳構成的電路圖：（6）轉速檢測電路 轉速檢測電路與電動機同軸安裝一臺測速發電機，從而引出與被調量轉速成正比的負反饋電壓Un，與給定電壓Un*相比較后，得到轉速偏差電壓D輸送給轉速調節器。測速發電機的輸出電壓不僅表示轉速的大小，還包含轉速的方向，測速電路如上圖所示，通過調節電位器即可改變轉速反饋系數（7）總電路設計圖：雙閉環直流調速系統的工作原理 為了實現轉速和電流兩種負反饋分別起作用，在系統中設置兩個調節器轉速和電流，兩者之間實行串聯連接。把轉速調節器的輸出當做電流調節器的輸入，再用電流調節器的輸出去驅動PWM供電電路的觸發裝置。從閉環結構上看，電流調節器在閉環里，叫內環。轉速調節器在外面，叫外環。這樣就構成了轉速，電流雙閉環直流調速系統。如總電路圖所示的直流調速系統的原理