《运动控制系统》课程设计转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计
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转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计
一、设计目的
1、应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系
统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。
2、应用计算机仿真技术，通过在MA TLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对
控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。
3、在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为
毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。
二、系统设计参数
直流电动机控制系统设计参数：（直流电动机(3) ）
输出功率为:5.5Kw
电枢额定电压220V 电枢额定电流30A 额定励磁电流1A 额定励磁电压110V 功率因数0.85 电枢电阻0.2欧姆
电枢回路电感100mH
电机机电时间常数1S
电枢允许过载系数 =1.5 额定转速970rpm
直流电动机控制系统设计参数
环境条件：
电网额定电压:380/220V; 电网电压波动:10%; 环境温度:-40~+40摄氏度; 环境湿度:10~90%.
控制系统性能指标： 电流超调量小于等于5%; 空载起动到额定转速时的转速超调
量小于等于30%;
调速范围D ＝20;
静差率小于等于0.03.
1、设计内容和数据资料
某直流电动机拖动的机械装置系统。
主电动机技术数据为：
V U N 220=,A I N 30=，m in 970r n N =，电枢回路总电阻Ω=2.0R ，机电时间常数s T m 1=，电动势转速比r V C e m in 221.0•=，Ks=40，ms T l 5.0=，Ts=0.0017ms ，电流反馈系数A V 85.0=β，转速反馈系数r V m in 5.1•=α，试对该系统进行初步设计。
2、 技术指标要求
电动机能够实现可逆运行。要求静态无静差。动态过渡过程时间s T s 1.0≤，电流超调量%5%≤i σ，空载起动到额定转速时的转速超调量%30%≤n σ。
三、主电路方案和控制系统确定
主电路选用直流脉宽调速系统，控制系统选用转速、电流双闭环控制方案。主电路采用25JPF40电力二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT 构成H 型双极式控制可逆PWM 变换器。其中属于脉宽调速系统特有的部分主要是UPM 、逻辑延时环节DLD 、全控型绝缘栅双极性晶体管驱动器GD 和PWM 变换器。系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，
从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达
