实验三 双闭环可逆直流脉宽调速系统
实验三双闭环可逆直流脉宽调速系统
实验目的：
1.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2.熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。
3.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数整定。
实验内容：
1.PWM控制器SG3525的性能测试。
2.控制单元调试。
3.测定开环和闭环机械特性n=f(Id)。
4.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。
实验数据与分析
1.SG3525性能测试测试
示波器观察25端电压波形，开通时，T=105.5us，V=2.22v；关断时，T=52.5us，V=2.22v。
S5开关打向给定，30端输出波形，开通时，最大占空比0.5，最小0；关断时最大0.618，最小0。
2.控制电路测试
逻辑延时时间td=2.9us，VT1\VT2死区时间2.9us，VT3\VT4死区时间2.9us。
3.开环系统调试
系统开环机械特性测定
4.闭环系统调试
5.系统静特性测试,
机械特性正给定
负给定
闭环控制特性
思考题
1.为了防坠上下桥臂直通，有人把上下桥臂驱动信号死区时间调的很大，这样做行不行，
为什么？你认为死区时间长短由哪些参数决定？
答：不行，死区长会影响输出波形失真，谐波成分增多。
死区时间长短与功率管自身的开通、关断时间以及对输出波形要求有关
2.与采用晶闸管的移相控制直流调速系统相对比，试归纳采用自关断器件的脉宽调速系统
优点。
答：1.功率因素高，谐波污染小；2.主电路结构简单；3开关频率高，频带宽，响应速度和稳速精度好，电枢电流容易连续；4调速范围宽。
实验三双闭环可逆直流脉宽调速系统
实验三双闭环可逆直流脉宽调速系统
实验目的：
1.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2.熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。
3.掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数整定。
实验内容：
1.PWM控制器SG3525的性能测试。
2.控制单元调试。
3.测定开环和闭环机械特性n=f(Id)。
4.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。
实验数据与分析
1.SG3525性能测试测试
示波器观察25端电压波形，开通时，T=105.5us，V=2.22v；关断时，T=52.5us，V=2.22v。
S5开关打向给定，30端输出波形，开通时，最大占空比0.5，最小0；关断时最大0.618，最小0。
2.控制电路测试
逻辑延时时间td=2.9us，VT1\VT2死区时间2.9us，VT3\VT4死区时间2.9us。
3.开环系统调试
系统开环机械特性测定
4.
5.系统静特性测试,
机械特性正给定
1.为了防坠上下桥臂直通，有人把上下桥臂驱动信号死区时间调的很大，这样做行不
行，为什么？你认为死区时间长短由哪些参数决定？
答：不行，死区长会影响输出波形失真，谐波成分增多。
死区时间长短与功率管自身的开通、关断时间以及对输出波形要求有关
2.与采用晶闸管的移相控制直流调速系统相对比，试归纳采用自关断器件的脉宽调速
系统优点。
答：1.功率因素高，谐波污染小；2.主电路结构简单；3开关频率高，频带宽，响应速度和稳速精度好，电枢电流容易连续；4调速范围宽。
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计及MATLAB仿真验证
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计及MATLAB仿真验证双闭环可逆直流脉宽调制（PWM）调速系统是一种常见的电机调速控制方案。
该系统通过两个闭环来实现电机的速度控制和电流控制，从而实现精准的调速效果。
本文将介绍双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的设计原理，并使用MATLAB进行仿真验证。
设计原理：该系统由以下几个主要部分组成：1.输入信号：输入信号一般是一个速度设定值，表示期望电机的转速。
该信号可以通过人机界面或其他控制系统输入。
2.速度控制环：速度控制环根据输入信号和反馈信号之间的差异来控制电机的转速。
常见的速度控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。
3.脉宽调制器：脉宽调制器根据速度控制环输出的控制信号来生成PWM信号，控制电机的转速。
通常使用的脉宽调制算法有定时器计数法和比较器法。
4.电流控制环：电流控制环根据PWM信号和反馈信号之间的差异来控制电机的电流。
常见的电流控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。
5.电机驱动器：电机驱动器将电流控制环输出的控制信号转换为电机驱动信号，驱动电机正常运转。
MATLAB仿真验证：为了验证双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的性能，可以使用MATLAB进行仿真。
以下是一种基本的MATLAB仿真流程：1.定义电机模型：根据电机的参数和特性，定义一个数学模型来表示电机的动态响应，例如通过电机的转矩-转速曲线或电机的方程。
2.设计速度控制器：根据系统要求和电机模型，设计一个适当的速度控制器。
可以使用PID控制器或其他控制算法。
3.设计PWM调制器：根据速度控制器输出的控制信号，设计一个PWM调制器来生成PWM信号。
根据电机模型和控制要求，选择合适的PWM调制算法。
4.设计电流控制器：根据PWM信号和电机模型，设计一个电流控制器。
可以使用PID控制器或其他控制算法。
5. 仿真验证：将以上设计参数输入到MATLAB仿真模型中，并进行仿真验证。
可以使用Simulink工具箱来搭建仿真模型，并通过逐步增加负载或改变速度设定值等方式来验证系统的性能。
实验三 PWM转速,电流双闭环调速系统
实验三 PWM 转速、电流双闭环调速系统一、实验目的1.了解转速、电流双闭环可逆直流PWM 调速系统的组成、原理及各单元的工作原理。
2.掌握双闭环可逆直流PWM 调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
3.测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能指标。
二、实验系统组成及工作原理在中小容量的直流传动系统中，采用功率开关器件的脉宽调制（PWM ）调速系统比相控系统具有更多的优越性，因而得到日益广泛的应用。
双闭环可逆直流PWM 调速系统的组成如实验图3-1所示。
图中,可逆PWM 变换器主电路采用MOSFET 构成H 型结构，UPW 为脉宽调制器，DLD 为逻辑延迟环节,GD 为MOS 管的栅极驱动电路,FA 为瞬时动作的过流保护，GM 为调制波发生器。
速度给定信号*n U 与速度反馈信号n U 经速度调节器ASR 调节后输出为电流给定信号*i U ，它与电流反馈信号i U 经电流调节器ACR 调节后输出为控制信号c U ，送入UPW 控制PWM波形的产生，最终控制电动机两端的电压。
DLD 的作用是把PWM 波分成二组相差180°的PWM 波,并留有一定死区时间，用于控制两组桥臂VT ；GD 的作用是形成四组隔离的PWM 驱动脉冲；PWM 为功率放大电路，直接给电动机M 供电；FA 可限制主电路瞬时电流；GM 的功能是产生调制三角波；AR 为反相器，构成电流负反馈。
实验图3-1 双闭环可逆直流PWM 调速系统的组成三、实验设备及仪器 1.主控制屏NMCL-322.直流电动机-负载直流发电机-测速发电机组3. NMCL-22 、NMCL －18挂箱及电阻箱4.双踪示波器5.万用表四、实验内容1.各控制单元调试2.测定开环机械特性)(d I f n =:min /1500r n =，min /1000r n =，和min /500r n =。
3.测定闭环静特性)(d I f n =:min /1500r n =，min /1000r n =，和min /500r n =。
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计一、系统概述二、系统设计原理1.速度内环设计原理速度内环的目标是实现对电机转速的闭环控制。
通过测量电机输出轴速度和设定速度值之间的差异，根据PID控制算法计算出控制信号，通过控制器输出的脉宽PWM信号调节电机的输出转矩，从而实现对电机速度的控制。
2.电流外环设计原理电流外环的目标是实现对电机电流的闭环控制。
通过测量电机的电流和设定电流值之间的差异，根据PID控制算法计算出电流控制信号，通过控制器输出的脉宽PWM信号调节电机的电流，从而实现对电机电流的控制。
三、系统构建要素1.电机驱动模块：用于控制电机的转矩和速度，并提供脉宽PWM信号输出接口。
通常使用MOSFET或IGBT作为功率开关元件。
2.速度测量模块：用于测量电机输出轴的转速，通常采用霍尔元件或编码器。
3.电流测量模块：用于测量电机的电流。
通常通过电流传感器或全桥电流检测器实现。
4.控制器：对测量的速度和电流数据进行处理，根据PID控制算法计算出合适的脉宽PWM信号，控制电机的转速和电流。
5.信号调理模块：用于对控制信号进行滤波和放大，以保证信号的稳定性和合理性。
6.反馈回路：将测量得到的电机速度和电流数据反馈给控制器，以实现闭环控制。
7.电源模块：为整个系统提供稳定的电源。
四、系统工作流程1.控制器通过速度测量模块获取电机的实际速度，并与设定速度进行比较计算出速度误差。
2.控制器通过电流测量模块获取电机的实际电流，并与设定电流进行比较计算出电流误差。
3.将速度误差和电流误差作为输入，经过PID控制算法计算出合适的脉宽PWM信号。
4.控制器将计算得到的脉宽PWM信号通过信号调理模块进行滤波和放大，然后输出到电机驱动模块。
5.电机驱动模块根据脉宽PWM信号的占空比调节电机的输出转矩和电流。
6.通过反馈回路将电机的实际速度和电流信息返回给控制器。
7.根据反馈信息对速度误差和电流误差进行修正，进一步优化脉宽PWM信号的计算。
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告一、系统结构设计双闭环直流调速系统由两个闭环控制组成，分别是速度子环和电流子环。
速度子环负责监测电机的转速，并根据设定值与实际转速的误差，输出电流指令给电流子环。
电流子环负责监测电机的电流，并根据电流指令与实际电流的误差，输出电压指令给电机驱动器，实现对电机转速的精确控制。
二、参数选择在进行双闭环直流调速系统的设计之前，需选择合适的控制参数。
根据实际的电机参数和转速要求，确定速度环和电流环的比例增益和积分时间常数等参数。
同时，还需根据电机的动态特性和负载特性，选取合适的速度和电流传感器。
三、控制策略速度子环采用PID控制器，通过计算速度误差、积分误差和微分误差，生成电流指令，并传递给电流子环。
电流子环也采用PID控制器，通过计算电流误差、积分误差和微分误差，生成电压指令，并输出给电机驱动器。
四、仿真实验为了验证双闭环直流调速系统的性能，进行了仿真实验。
首先，通过Matlab/Simulink建立双闭环直流调速系统的模型，并设置不同转速和负载条件，对系统进行仿真。
然后，通过调整控制参数，观察系统响应速度、稳定性和抗干扰性等指标的变化。
五、仿真结果分析根据仿真实验的结果可以看出，双闭环直流调速系统能够实现对电机转速的精确控制。
当系统负载发生变化时，速度子环能够快速调整电流指令，使电机转速保持稳定。
同时，电流子环能够根据速度子环的电流指令，快速调整电压指令，以满足实际转速的要求。
此外，通过调整控制参数，可以改善系统的响应速度和稳定性。
六、总结双闭环直流调速系统是一种高精度的电机调速方案，通过双重反馈控制实现对电机转速的精确控制。
本文介绍了该系统的设计与仿真实验，包括系统结构设计、参数选择、控制策略及仿真结果等。
仿真实验结果表明，双闭环直流调速系统具有良好的控制性能，能够满足实际转速的要求。
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计一、系统结构设计：系统结构包括输入电源、PWM逆变器、直流电机、电流环和速度环。
输入电源提供电压给PWM逆变器，PWM逆变器将直流电压转换为交流电压，并通过变换器将其提供给直流电机。
同时，电流环用于控制PWM逆变器输出的电流，速度环用于控制直流电机的转速。
二、电流环控制器设计：电流环控制器根据直流电机当前的速度误差，计算所需的电流控制量。
该控制量将通过PWM逆变器的调制信号控制输出电流的大小。
电流环控制器可以采用PI控制器或者其他控制算法，根据系统要求进行选择。
三、速度环控制器设计：速度环控制器根据输入的期望转速和直流电机当前的转速误差，计算所需的电流控制量。
该控制量将通过电流环控制器的反馈信号，控制电流环控制器的输出。
速度环控制器可以采用PI控制器或者其他控制算法，根据系统的要求进行选择。
四、参数调节与优化：在系统设计完成后，需要进行参数调节和优化来使系统达到更好的性能。
参数调节可以通过试验来进行，根据试验的结果来逐步调整控制器的参数，以达到期望的控制效果。
参数优化可以通过优化算法来进行，根据系统的动态特性和性能指标进行参数优化，以提高系统的控制性能。
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的设计需要考虑系统的控制精度、动态响应速度和稳定性等因素。
在实际的设计过程中，还需要考虑系统的成本和可行性等因素。
在设计完成后，还需要进行系统的实验验证，以确定系统是否满足设计要求，并进行必要的修改和改进。
总之，双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑系统的各个方面因素，并进行系统的参数调节和优化。
只有设计合理、参数优化的系统才能提高直流电机的控制性能和精度。
双闭环可逆直流脉宽调速系统实验详细
双闭环可逆直流脉宽调速系统一．实验目的1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。
3．熟悉H型PWM变换器的各种控制方式的原理与特点。
4．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
二．实验内容1．PWM控制器SG3525性能测试。
2．控制单元调试。
3．系统开环调试。
4．系统闭环调试5．系统稳态、动态特性测试。
6．H型PWM变换器不同控制方式时的性能测试。
三．实验系统的组成和工作原理泛应用。
IGBT所构成的H型结构形式，UPW四．实验设备及仪器1．NMCL系列教学实验台主控制屏。
2．NMCL—18组件3．NMCL—31A组件4．NMCL-22挂箱6．M MEL—13组件。
7．直流电动机M03。
8．双踪示波器。
五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。
2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。
4．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g起动电机。
5．起动电机时，需把MMEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。
6．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。
7．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
8．实验时需要特别注意起动限流电路的继电器有否吸合，如该继电器未吸合，进行过流保护电路调试或进行加负载试验时，就会烧坏起动限流电阻。
9.系统整定要求满足超调量小于5%，调节时间小于3秒。
六．实验方法1．SG3525及控制电路性能测试（1）调节UPW单元的RP电位器使输出波形的占空比为二分之一，UPW的2端与DLD单元的1相连，按下S1开关，检查G1E1，，G2E2，G3E3，G4E2之间的波形是否正常2．开环系统调试按图5-19接线。
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告
转速电流双闭环pwm—m可逆直流脉宽调速系统实验报告转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验报告一、引言直流调速系统是现代工业中常用的电机调速方式之一，在实际应用中具有广泛的使用。
其中，转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统是其中一种典型的调速控制方式。
本实验旨在通过搭建转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统，研究其调速性能以及运行特点。
二、实验目的1. 理解转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统的原理和结构；2. 掌握控制脉宽调制技术在直流电机调速系统中的应用；3. 通过实验验证该调速系统的性能和运行特点。
三、实验原理转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统是将转速和电流两个回路分别采用闭环控制的直流调速系统。
其中，转速回路通过传感器对电机转速进行采集，与期望转速进行比较后，经过PID控制器得到转速控制信号，再经过比较器进行与PWM脉宽控制信号进行比较产生控制脉宽；电流回路通过采集直流电机的电流信号，经过PID控制器得到电流控制信号，再与PWM控制脉宽信号进行比较生成最终的输出脉宽。
四、实验步骤1. 搭建转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验装置；2. 设置期望转速和电流参考值；3. 分别采集电机转速和电流信号；4. 利用PID控制器对转速和电流进行闭环控制；5. 通过比较器生成脉宽控制信号，控制电机转矩；6. 记录实验数据并进行分析。
五、实验结果与分析通过实验，我们可以得到实验数据并进行分析。
其中，我们可以通过比较实际转速与期望转速的差距，来评价转速闭环控制的性能。
同时，通过比较实际电流值与期望电流值之间的差距，来评价电流闭环控制的性能。
根据实验数据，我们可以得到转速与电流控制的准确性、稳定性以及响应速度等指标，评估整个调速系统的性能。
六、结论通过实验，我们成功搭建了转速电流双闭环PWM-M可逆直流脉宽调速系统实验装置，并完成了相关实验。
根据实验结果分析，我们可以评估该调速系统的性能和运行特点。
关于双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计
. . ..目录交直流调速课程设计任务书 (1)1、题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计 (1)2、设计目的 (1)3、系统方案的确定 (1)4、设计任务 (1)5、课程设计报告的要求 (1)6、参考资料 (2)双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计 (3)1、设计分析 (3)1.1双闭环调速系统的结构图 (3)1.2调速系统起动过程的电流和转速波形 (3)1.3 H桥双极式逆变器的工作原理 (3)1.4 PWM调速系统的静特性 (5)2、电路设计 (6)2.1给定基准电源 (6)2.2双闭环调节器电路设计 (7)2.2.1电流调节器 (7)2.2.2转速调节器 (7)2.3 信号产生电路 (8)2.4 IGBT基极驱动电路原理 (10)2.5 基于EXB841驱动电路设计 (10)2.6 锯齿波信号发生电路 (11)2.7转速及电流检测电路 (12)2.7.1 转速检测电路 (12)2.7.2 电流检测电路 (12)3、调节器的参数整定 (13)3.1电流环的设计 (13)3.2转速环的设计 (15)4、电路图总体设计 (18)5、参考文献 (19).v .. ..交直流调速课程设计任务书1、题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计2、设计目的2.1对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用2.2运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。
也可以制作硬件电路。
2.3同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。
达到综合提高学生工程设计与动手能力的目的。
3、系统方案的确定自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能（动、静）→电机参数→主电路→控制方案”（系统方案的确定）→“系统设计→仿真研究→参数整定→直到理论实现要求→硬件设计→制版、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计
双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计本文设计的是一种具有双闭环可逆直流脉宽调制（PWM）调速系统，
该系统由可控硅恒流源、调节电阻、调速电机、反馈传感器以及控制器等
组成。
这种设计可以在变频调速时，由于机械无源滤波器的原因，输出电
压可能抖动，因此采用双闭环系统来抑制调速器的输出抖动，从而实现高
精度的调速控制。
具体而言，设计的系统由可控硅恒流源、调节电阻、调速电机、反馈
传感器以及控制器等组成。
可控硅恒流源通过改变晶闸管的势垒值来控制
调速电机的负载电流，调节电阻的作用是控制恒流源的过载，调速电机负
责驱动负载，反馈传感器用来捕捉负载转速信号，通过比较控制器设定的
参考值和实际转速值来实现双闭环控制。
此外，在控制器中还设置了系统节拍、增量式比较器、PID控制算法等，系统节拍的作用是帮助控制器对转速信号进行采样，以便有效地调节
调速电机的转速，增量式比较器用来比较参考值和实际转速，得出调节量，最后PID控制算法将比较器的调节量与恒流源的控制电流相乘，得出控制
调速电机的PWM信号，从而实现对调速电机的调速控制。