6.3本章小结 60

总结与展望 61

致谢 62

参考文献 63

第一章 绪论

1.1本课题设计的学术背景及其理论与实际意义

电力传动自动控制系统的地位在现代工业生产中可谓举足轻重。可调转速的电力传动系统主要有两大类：直流调速和交流调速。直流电动机调速平滑，调速范围大，拖动负载能力强，且对负载的抗扰性能强，更重要的是在恰当的控制系统控制下能够随意按照生产要求快速起制动，故直流调速系统在一些要求较高的场合仍然不可替代。

从控制技术角度来看，即使是交流调速系统的设计和控制思路，也是以直流调速为基石的。所以，对直流调速的研究仍然不可怠慢。

其中，直流电机双闭环调速系统由速度环和电流环组成，由于具有良好的动态性能，当和直流脉宽调制（PWM）配合作为电机控制系统时，不仅可以实现电机的四象限运行，和V-M系统相比，由于电力电子器件开关频率高，开关损耗不大，装置的效率也较高，而且电网的功率因数也很高。

而在供电侧，目前很多情况下都没有直接利用的直流电源，都是通过变流技术将交流电变换成直流利用，整流电路有多种类型，三相桥式全控整流电路是电源利用率最高，输出电压脉动小，通常作为直流电动机的传动装置的供电电源。所以，本次课题有相当深远的研究意义，对我的专业技能也是一次全面的检验。

1.2国内外文献综述

1.3国内外研究现状

1.4本课题主要研究内容

本文论述了一套由三相桥式全控整流电路供电的直流电机调速系统的设计过程和MATLAB仿真的结果，并尝试解决V-M系统不能实现的电机四象限运行以及V-M系统功率因数差等诸多问题。最终设计形成的系统为“双闭环PWM直流可逆调速系统”，原理总框图如图1-1所示。

图1-1系统原理总框图

这套调速系统供电部分由三相桥式全控整流电路负责，为了供电的稳定性，在整流器的输出侧并联了一大电容用以稳压。调速系统主电路为主要由四个IGBT组成的桥式可逆PWM变换电路，控制电路主要采用了转速-电流双闭环控制器，且两个控制器都用PI调节器。电机的四象限运行原理为:双闭环控制器在给定信号的作用下输出控制信号给PWM变换电路的驱动电路，由PWM驱动电路驱动控制主电路四个IGBT的开关状态，使最终加在电枢两端的电压为经过直流脉冲宽度调制的高频率交变电压序列，不同的控制信号对应不同的占空比，不同的占空比调制的脉冲电压序列平均值和正负极性也不同，因而电机的运行状态也不一样。

为体现设计的控制系统性能优良，本设计选用了一台小功率动作灵敏的电机，其基本参数如下表1-1所示：

表1-1所选直流电动机原始数据

功率

W 电压

V 电流

A 转速

r/min 电枢电阻

Ω 电枢回路

总电阻Ω 过载倍数

励磁方式为他励式，励磁电压为220V，励磁电阻为240Ω。

控制系统拟达到的技术指标为：电流控制环超调量σ≤5%，电机空载启动稳定在额定转速时的转速超调量σ≤20%，系统过渡时间ts≤0.2s。直流电动机能够实现正反转，和正反向快速制动