双闭环H桥可逆直流脉宽调速系统设计与分析演示幻灯片.ppt

双闭环H桥可逆直 　　　　　　 流脉宽调速系统设计与分析 导 师: 王立乔 讲说人: 侯培卓 组 数: 第九组 小组成员 组长：侯培卓 张超 组员：苏晓 陈云 毕兰东 王黎杰 梁家玮 顾海旺 研究思路 1.掌握直流电机传动的工作原理与应用； 2.设计数字控制双闭环 H 桥可逆直流脉宽调速系统。 3.建立数学模型，计算其参数； 4.进行数字仿真，验证其设计； H桥 额定励磁下的直流电动机的动态数学模型 电力电子器件的传递函数：构成系统的主要环节是电力电子变换器和直流电动机。 电力电子变换器的传递函数 近似成一阶惯性环节为： 他励直流电动机在额定励磁下的等效电路 　　 整个直流电动机的动态的结构图 　　　上图可以看出，直流电动机有两个输入量，一个是施加在电枢上的理想空载电压，另一个是负载电流。前者是控制输入量，后者是扰动输入量[1]。 电流、转速双闭环直流调速系统分析 开环调速系统 每一台需要调速的设备，其生产对调速系统性能都有一定的要求。共的来讲，对调速系统的转速控制的要求有以下几个方面：（1）调速:在规定的最高和最低转速之间，有级或者无级的调速；（2）稳速：在要求的转速上以一定的精度稳定的运行，即使有干扰也不允许有很大的波动，以此来保证产品的质量；（3）加速与减速：设备需要经常起、制动时就要求快速的加、减速，从而来提高生产率；但对于对速度变化要求苛刻的机械系统则需要尽量平稳起、制动 。 开环调速系统以及其存在的问题：调节控制电压改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高时，开环调速系统可实现一定范围内的无级调速，但是，很多需要调速的生产机械常常都对静差率有一定的要求，即在负载扰动等情况下能保证静差率在所要求的范围内。在诸如此类的情况下，开环调速系统往往不能满足设计要求. 转速单闭环调速系统 　根据自动控制原理，反馈控制闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。 　调速系统的转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，引入转速闭环将使调速系统能减少转速降落。 　　 图5-1 采用转速负反馈的闭环调速系统 调速原理 　在有反馈的闭环直流调速系统里，安装测速发电机 TG与电动机同轴运转，这时可以引出负反馈电压，它被调量转速成正比。和给定电压比较后，就得出转速偏差电压ΔUn，在经过放大器 A的放大作用，最总控制电力电子变换器UPE的电压得以产生，用它来控制电动机转速n。 　　　　　 　　　　 图5-2 转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构图 　　　 图5-4 闭环调速系统的给定作用和扰动作用 各种扰动作用都在稳态结构框图上表示出来了，所有这些因素最终都要影响到转速。 　　　抗扰能力：反馈控制系统对被反馈环包围的前向通道上的扰动都有抑制功能。 转速单闭环调速系统 限流保护　　　 问题的提出： 　　　直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。要解决反馈闭环调速系统的起动和堵转电流过大的问题，系统中就要有自动限制电枢电流的部分。 　　　因此引入电流负反馈，来保持电流的基本不变，使它不超过允许值。考虑到限流作用只需在起动和堵转时起作用，正常运行时应让电流自由地随着负载增减。如果采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速，这种方法叫做电流截止负反馈，简称截流反馈[1]。 　　　系统稳态结构如下图所示: 　　　　　　　　 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图 稳态结构图和动态结构图 　　　双闭环调速系统的起动过程有以下三个特点： 　　　（1）饱和非线形控制：随着ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态，在不同情况下表现为不同结构的线形系统，只能采用分段线形化的方法来分析，不能简单的用线形控制理论来笼统的设计这样的控制系统。 　　　（2）转速超调：当ASR采用PI调节器时，转速一定会超调。一般是容许转速略有超调的，对于完全不能有超调的，应用其他控制方法控制。 　　　（3）准时间最优控制：对于电力拖动系统，在电动