PWM直流脉宽调速系统
V-M系统和直流脉宽调速系统的主要问题
•晶闸管触发和整流装置的传递函数
•在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是
由晶闸管的失控时间引起的。(纯滞后环节的传递函数？待定参数？)
•众所周知，晶闸管一旦导通后，控制电压的变化在该器件关断以前就不再起作用，
直到下一相触发脉冲来到时才能使输出整流电压发生变化，这就造成整流电压滞后 于控制电压的状况。
did dt
E — 电动机反电动势（V） ； id — 整流电流瞬时值（A） ； L — 主电路总电感（H） ； R — 主电路等效电阻（） R = Rrec + Ra + RL。 ， 空载整流电压平均值 Ud0 对 ud0 进行积分，即得理想空载整流电压平均值 Ud0 。 用触发脉冲的相位角 控制整流电压的平均值 Ud0 是晶闸管整流器的特点。 Ud0 与触发脉冲相位角 的关系因整流电路的形式而异，对于一般的全控整流电 路，当电流波形连续时，Ud0 = f () 可用下式表示
Q1
V-M 系统的主要问题 本节讨论 V-M 系统的几个主要问题： Q1 触发脉冲相位控制。 Q2 电流脉动及其波形的连续与断续。 Q3 抑制电流脉动的措施。 Q4 晶闸管-电动机系统的机械特性。 Q5 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。 触发脉冲相位控制 在如图可控整流电路中，调节触发装置 GT 输出脉冲的相位，即可很方便地改 变可控整流器 VT 输出瞬时电压 ud 的波形，以及输出平均电压 Ud 的数值。 •V-M 系统等效电路分析 若把整流装置内阻移到装置外边，看成是其负载电路电阻的一部分，则整流电压可 用其理想空载瞬时值 ud0 和平均值 Ud0 来表示，相当于用图示的等效电路代替实际 的整流电路。 瞬时电压平衡方程 ud0 E id R L 式中
PWM系统直流PWM变换器-电动机系统苍松书苑
电路原理图
图2-11 有制动电流通路的不可逆PWM变 换器-直流电动机系统
控制要求：Ug1=-Ug2 ，即Ug1和Ug2大小相等方向相反
结论：一般电动状态
运行时，实际上是
由VT1和VD2交替导 通，虽然电路中多
了一个功率开关器
件VT2 ，但并没有 被用上。与简单的
•输出电压方程
直流电动机电枢两端的平均电压为
改U变d 占 空tTon 比U s
U s
0
1
（2-15） ，即可实现直流
电动机的调压调速。
令PWM变UU换ds 为器P中WM电压系数，则在不可逆
（2-16）
1、 简单的不可逆 PWM-直流电动机系统的特点
不可逆PWM变换器-直流电动机系统不允 许电流反向，
VT1
VD1
VT3
VD3
C
~
Us
M
VT2 VD2 VT4
VD4
泵升电压产生的原因
对于PWM变换器中的滤波电容，其作 用除滤波外，还有当电机回馈制动时吸 收运行系统动能的作用。由于直流电源 靠二极管整流器供电，不可能回馈电能， 电机制动时只好对滤波电容充电，这将 使电容两端电压升高，称作“泵升电 压”。
式中，Cm Km N ——电动机在额定磁通下的转矩系数；
n0
U s
Ce
——理想空载转速，与电压系数成正比。
PWM调速系统机械特性
图2-12脉宽调速系统的机械特性曲线（电流连续），n0s＝Us /Ce
说明
图中所示的机械特性是电流连续时，脉宽 调速系统的稳态性能；
图中仅给出了第一、第二象限的机械特性， 它适用于带制动作用的不可逆电路，可逆 电路的机械特性与此相仿，只是扩展到了 第三、第四象限；
H型双极式PWM直流调速系统设计
控制系统课程设计设计题目：H型双极式PWM直流调速系统设计学生姓名：***学号：200515221108专业班级：05自动化1班学部：信息科学与技术部指导教师：***2008 年11 月28 日河北理工大学本科生课程设计成绩总评表学部：信息科学与技术部班级：05自动化1班注：设计总成绩=说明书评定成绩（60%）＋答辩成绩（40%）设计任务书(一)性能指标要求：稳态指标：系统无静差动态指标：%5≤i σ；空载起动到额定转速时%10≤n σ。
(二)给定电机及系统参数：P N = 220W , U N = 48V , I N =3.7A ,2=λ，n N = 200r/min ，R a = 6.5Ω 电枢回路总电阻R =8Ω 电枢回路总电感L = 120mH 电机飞轮惯量GD 2 = 1.29Nm 2(三)设计步骤及说明书要求： 1 画出系统结构图，并简要说明工作原理。
2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并计算变压器容量及副边电压值;选 择整流二极管及开关管的参数，并确定过流、过压保护元件参数。
3分析PWM 变换器，脉宽调制器（UPW ）及逻辑延时（DLD ）工作原理。
4 设计ACR 、ASR 并满足给定性能指标要求。
5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。
6打印说明书（A4），打印电气原理图（A4）。
目录一引言 (1)二系统构成和原理 (1)三 PWM主电路设计 (3)四电流调节器和转速调节器的设计 (4)4.1 电流调节器ACR的设计 (4)4.2转速调节器ASR设计 (4)4.2.1电流环等效闭环传递函数 (7)4.2.2转速调节器结构的选择 (8)4.2.3时间常数的确定 (8)4.2.4转速调节器参数的选择 (8)4.2.5校验近似条件 (8)4.2.6校核转速超调量 (8)4.2.7转速调节器的实现 (9)五基于SG3525 为核心构成的控制电路 (9)5.1 SG3525芯片的内部结构及工作原理 (9)5.2逻辑延时环节 (10)六驱动电路设计 (11)七电流反馈和转速反馈电路设计 (12)7.1电流反馈电路设计 (12)7.2转速反馈电路设计 (13)八结束语 (13)九参考文献 (15)十总电路图 (16)1引言直流电动机由于有着广泛的起制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，且直流拖动系统在理论上和实践上都比较成熟，因而目前应用广泛。
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》
单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录设计题目 (3)1 设计要求及主要技术指标： (4)1.1 设计要求 (4)1.2 主要技术指标 (5)2 设计过程 (6)2.1 题目分析 (9)2.2 整体构思 (10)2.3 具体实现 (12)3 元件说明及相关计算 (14)3.1 元件说明 (14)3.2 相关计算 (15)4 调试过程 (16)4.1 调试过程 (16)4.2 遇到问题及解决措施 (20)5 心得体会 (21)参考文献 (22)附录一：电路原理图 (23)附录二：程序清单 (24)设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速；定时中断；电动机；PWM波形；LED显示器；51单片机1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM 调速控制装置。
1.1 设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。
（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。
（3）设计一个4个按键的键盘。
K1:“启动/停止”。
K2：“正转/反转”。
K3：“加速”。
K4:“减速”。
（4）手动控制。
在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。
在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。
直流调速工作原理
直流调速工作原理
直流调速工作原理是基于电动机的转速和转矩特性来实现的。
直流调速系统主要由直流电源、整流器、调速器和电动机组成。
首先，直流电源将交流电转换为直流电，提供给整流器。
整流器负责将直流电源输出的电流进行整流，将其转换为单向的直流电流。
调速器是直流调速系统的核心部分，它通过调节输入到电动机的电压和电流来控制电动机的转速和转矩。
调速器通常采用脉宽调制（PWM）技术，即通过控制开关器件的开关时间比例
来改变电源向电动机供电的电压和电流。
当调速器调节电动机的电压和电流，电动机的转速和转矩也会相应改变。
这是因为电动机的转矩与电流成正比，转速与电压成正比。
通过改变调速器的控制信号，可以实现对电动机转速和转矩的精确控制。
直流调速系统的优点是具有较好的响应性能和可靠性，能够实现较宽范围的转速和转矩调节。
它广泛应用于需要精确调速和转矩控制的领域，如各种机械设备、风电、电动车等。
同时，也可以通过增加反馈控制回路，进一步提高调速系统的稳定性和精确度。
PWM简介
2) 检查伺服控制器,隔离变压器外观,看是否变形,松动. 3) 连接电缆线径是否合适. 当上述检查合格后方可进行系统连接. ▲ 系统连接 包括: 1) 主回路的连接. 2) 控制回路的连接. 首先拆下前盖板(注意盖板下有连接插座,拔下插座方可取掉盖板),可以看到控制器全部的连接 端子,如下图所示: 其中 T02 为主回路连接端子,T01 和 T03 为控制连接端子. 下面就各个连接端子做以说明: T02 端子说明
禁止电路 电压指令箝位电路 反向和运算放大电路(可选用) 线性加/减速电路(可选用)
·控制电源稳压电路 如图 W02 所示,电路采用 W1,W2 三端稳压器为控制电路,提供+-15VDC,电路的特点是无须调整. ·监控报警电路 主要功能有:主电源过压欠压,控制电源欠压,IGBT 驱动电源欠压,IGBT 过流,过热,失速保护,等 功能.其原理电路框图见图 6-3 所示: ·旁路调节器电路(可选用) 见图 W02,电路是由运放 IC15 构成,调节 P7 电位器可改变最高旁路电压.电路的作用是将电机的 回馈能量通过旁路负载电阻返回到电源中. ·速度环电路 IC1 速度环运算放大器是一个比例积分运算放大电路,它把输入速度指令与速度反馈及电流限制 信号相加产生一误差信号,该误差信号放大后输出给电压环,调节比例积分常数可调系统的稳定 性及响应速度,P2 用来调系统零飘,P4 调系统闭环增益. ·电压环电路 电压环是一个积分运算放大电路,它将来自速度环的电压指令与电枢电压比较,产生改变脉冲宽 度的指令,并迫使电枢电压平均值受控于电压指令,由于电压环采用了积分放大电路,因此有效的 消除了系统中的非线性,改善了接近零速时的性能,消除了系统死区. ·三角波电路 产生一个标准 20V 峰峰值 3.5KHZ 频率的三角波,这个频率设定了功率放大器的开关频率并作为电 枢产生脉宽电压的比较基准. ·开关逻辑电路 其作用就是将电压环输出的脉冲指令模拟信号转变为数字信号去控制功率放大器,它由两个相似 的电路组成,见原理图 W01 所示. ·电流限制电路 电流限制的功能就是电流摸拟量经一级放大后去克服一个整定电平的门限,并给速度环输入端引 入一个信号,使之调制速度指令以达到限流的目的.电路分两级限制,其中 Z9 稳压管为系统峰值 电流限制,Z10 为伺服电机额定电流限制. Z10 可用下式来运算: Z=8.5*Ie/Ip-1 式中 Z 为 Z10 稳压管的反向击穿电压,Ie 为伺服电机额定电流,Ip 为伺服驱动器额定峰值工作电 流. ·禁止电路 这个电路是使电动机电流尽快的减小到零并维持在零,而不必考虑驱动器上的任何状态.禁止电 路包括:内部禁止和外部禁止.内部禁止电路的信号来自监控报警电路.外部禁止信号由用户来保 证.外部禁止有两个输入口如下表所示:
直流脉宽(PWM)调速系统设计与研究——主电路设计课设报告
沈阳理工大学课程设计摘要调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。
目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。
早在20世纪40年代采用的是发电机－电动机系统，又称放大机控制的发电机－电动机组系统。
这种系统在40年代广泛应用，但是它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等，特别是至少要包含两台与被调速电机容量相同的电机。
为了克服这些缺点，50年代开始使用水银整流器作为可控变流装置。
这种系统缺点也很明显，主要是污染环境，危害人体健康。
50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。
晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。
近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。
直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。
不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。
同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。
单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。
而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。
关键字：调速系统直流调速器晶闸管晶闸管－电动机调速系统沈阳理工大学课程设计目录1 绪论 (1)1.1 背景 (1)1.2 直流调速系统的方案设计 (1)1.2.1 设计已知参数 (1)1.2.2 设计指标 (2)1.2.3 现行方案的讨论与比较 (2)1.2.4 选择PWM控制系统的理由 (2)1.2.5 选择IGBT的H桥型主电路的理由 (3)1.2.6 采用转速电流双闭环的理由 (3)2 直流脉宽调速系统主电路设计 (4)2.1 主电路结构设计 (4)2.1.1 PWM变换器介绍 (4)2.1.2 泵升电路 (7)2.2 参数设计 (7)2.2.1 IGBT管的参数 (7)2.2.2 缓冲电路参数 (8)2.2.3 泵升电路参数 (8)3 直流脉宽调速系统控制电路设计 (9)3.1 PWM信号发生器 (9)3.2 转速、电流双闭环设计 (9)3.2.1 电流调节器设计 (10)3.2.2 转速调节器设计 (13)4 系统调试 (17)4.1 系统结构框图 (17)4.2 系统单元调试 (17)4.2.1 基本调速 (17)4.2.2 转速反馈调节器、电流反馈调节器的整定 (18)4.3 实验结果 (18)4.3.1 开环机械特性测试 (18)4.3.2 闭环系统调试及闭环静特性测定 (19)5 总结 (20)参考文献 (21)附录A (22)A.1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 (22)A.2 双闭环可逆直流脉宽调速系统性能测试 (26)沈阳理工大学课程设计1 绪论背景在现代科学技术革命过程中，电气自动化在20世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。
全数字控制的桥式可逆直流脉宽调速系统设计 [附图+中英文翻译]
![全数字控制的桥式可逆直流脉宽调速系统设计 [附图+中英文翻译]](https://img.taocdn.com/s3/m/8a2bccc6aa00b52acfc7cae3.png)
XXXXXXXX大学本科生毕业设计姓名：XXX 学号：XXXX学院：信息与电气工程学院专业：电气工程与自动化设计题目：全数字控制的桥式可逆直流脉宽调速系统设计专题：指导教师：XXXX 职称：XXXXXXXX年6月XXXXXXXX大学毕业设计任务书学院信息与电气工程学院专业年级电气02—3 学生姓名曹言敬任务下达日期：XXXX年2月20日毕业设计日期：XXXX 年 2 月20日至XXXX 年6月20日毕业设计题目：全数字控制的桥式可逆直流脉宽调速系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、直流电机的参数为15KW，电枢电压440V，电枢电流39.5A，励磁电压90V，励磁电流7A，转速为1510转/分。
2、制定主电路方案并进行选型设计计算。
3、用PROTEL设计全数字控制系统的电路原理图及PCB图。
4、编制控制软件。
5、基于MATLAB对桥式可逆直流脉宽调速系统进行仿真研究。
6、翻译与论文相关的电气自动化方面专业外文资料约5000字。
7、用OFFICE—WORD打印论文。
院长签字：指导教师签字：XXXXXXXX大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日XXXXXXXX大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日XXXXXXXX大学毕业设计答辩及综合成绩摘要直流脉宽调速系统，是采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成的脉宽调制变换器——直流电动机调速系统，简称直流PWM调速系统。