直流PWM调速系统的建模与仿真设计

目录摘要 (2)1方案论证 (3)1.1调速系统组成原理分析 (3)1. 2稳态结构图分析 (4)1.3调节器作用 (5)1.3.1转速调节器作用 (5)1.3.2电流调节器作用 (5)1. 4 V-M系统分析 (6)2系统设计 (6)2.1电流调节器的设计 (6)2.1.1确定时间常数 (6)2.1.2选择电流调节器结构 (7)2.1.3计算电流调节器参数 (7)2.1.4校验近似条件 (8)2.1.5 计算调节器电阻和电容 (8)2.2转速调节器的设计 (9)2.2.1确定时间常数 (9)2.2.2选择转速调节器结构 (10)2.2.3计算转速调节器参数 (10)2.2.4检验近似条件 (10)2.2.5校核转速超调量 (11)2.2.6计算调节器电阻和电容 (11)3仿真 (12)3.1系统仿真框图 (12)3.2仿真模型的建立 (12)3.3.1空载时仿真图形 (13)3.3.2满载时仿真波形 (14)3.3.3空载起动后受到扰动时仿真图形 (15)4电气原理总图 (15)5总结与体会 (17)参考文献 (18)摘要转速、电流双闭环调速系统(简称双闭环调速系统)是由单闭环调速系统发展而来的。

单闭环调速系统可以实现转速调节无静差，但单闭环调速系统中用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器动态参数的调整，而用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统，则可以获得近似理想的过渡过程。

双闭环直流调速系统具有良好的稳态和动态性能，它已经成为应用非常广泛的一种调速系统。

在该系统中，为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入、输出限幅电路PI调节器，且转速与电流都采用负反馈闭环。

由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。

在双闭环直流调速系统中设置了两个调节器，转速调节器的输出当作电流调节器的输入，电流调节器的输出控制晶闸管整流器的触发装置。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: PWM直流脉宽调速系统建模与仿真初始条件：1．技术数据：PWM变流装置：R rec=0.5Ω，K s=44。

负载电机额定数据：P N=8.5KW，U N=230V，I N=37A，n N=1450r/min，R a=1.0Ω，I fn=1.14A，GD2=2.96N.m2系统主电路：T m=0.07s，T l=0.005s2．技术指标稳态指标：无静差动态指标：电流超调量：δi≤5%，起动到额定转速时的超调量：δn≤8%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）t s≤1s 要求完成的主要任务:1．技术要求：(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续2．设计内容：(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2) 根据双闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器和电流调节器的作用,(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。

(4) 绘制PWM直流脉宽调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书时间安排：课程设计时间为一周半，共分为三个阶段：（1）复习有关知识，查阅有关资料，确定设计方案。

约占总时间的20% （2）根据技术指标及技术要求，完成设计计算。

约占总时间的40% （3）完成设计和文档整理。

约占总时间的40%指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要本文在介绍双闭环PWM直流调速系统原理基础上，根据系统的动、静态性能指标采用工程设计方法设计调节器参数，并运用Matlab的Simulink面向系统电气原理结构图的仿真方法，实现了转速电流双闭环PWM直流调速系统的建模与仿真。

摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。

本文设计的直流电机调速系统，主要用proteus仿真，实现电机的加减速和正反转以及控制超调量和稳态误差等要求。

采用L298N芯片来设计电机驱动电路。

用LM331来实现电压频率转换。

在仿真中加上PI调节和三角波比较环节来进行直流PWM调速控制系统。

关键词：直流电机；调速控制系统；驱动电路。

目录摘要 (Ⅰ)目录 (Ⅱ)1前言 (1)2设计基本内容 (1)2.1设计题目 (1)2.2主要内容 (1)2.3具体要求 (1)3电路设计 (2)3.1设计基本框图 (2)3.2电机正反转模块 (2)3.3电机加减速模块 (3)3.4驱动电路模块 (3)3.5频电转换模块 (5)3.6PI调节及三角波比较模块 (7)4仿真结果 (7)5总结体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)仿真原理图 (12)1 前言电动机作为最主要的动力源和运动源之一，在生产和生活中占有十分重要的地位。

电动机的调速控制方法过去多用模拟法，随着单片机的产生和发展以及新型自关断元器件的不断涌现，电动机的控制也发生了深刻的变化。

直流电动机控制技术是一项以直流电动机作为机械本体，融入了电力电子技术、微电子技术、单片机控制技术和传感器技术的多学科交叉机电一体化技术。

单片机在电动机控制中的应用使调速系统具有了数值运算、逻辑判断及信息处理的功能。

自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制的控制方式，形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，或直流PWM调速系统。

PWM系统在很多方面有较大的优越性：主电路线路非常简单，需要用到的功率器件比较少；开关频率比较高，电机损耗及发热都比较少，电流很容易连续，并且谐波少；功率开关器件工作在开关状态，导通损耗比较小，装置效率比较高；低速性能比较好，调速范围比较宽，稳速精度比较高；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应比较快，动态抗干扰能力强；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

直流PWM 调速系统的建模与仿真第一章摘要第二章主电路的设计2.1 设计任务要求2.2 电路设计及分析2.2.1 电流调节器2.2.2 转速调节器2.3 系统稳态分析2.4 电流调节器的设计2.4.1 电流环的简化2.4.2 电流调节器的设计2.4.3 电流调节器的实现2.5 转速调节器的设计2.5.1 电流环等效传递函数2.5.2 转速调节器的结构选择2.5.3 转速调节器的实现第三章系统参数设计3.1 电流调节器参数计算3.2 转速环参数计算第四章 PWM控制器的建模第五章系统仿真第一章摘要双闭环（电流环、转速环）调速系统是一种当前应用广泛的电力传动系统。

它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。

反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。

采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无差。

在单闭环系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的。

但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。

关键字：PWM脉宽直流调速 matlab仿真第二章主电路的设计2.1 设计任务要求(1)稳态指标:转速无静差;(2)动态指标:电流超调量σi≤5%,空载起动到额定转速的转速超调量σn≤10%。

2.2 电路设计及分析根据设计任务可知，可选择PI控制的转速、电流双闭环直流调速系统，以完全达到系统需要，使得系统在稳定的前提下实现无静差调速，转速、电流双闭环直流调速系统框图如图1-1所示。

图1-1 转速、电流双闭环调速系统系统框图设计思路；通过PWM脉宽调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以得到可变的平均输出电压，带动电动机旋转，产生转速n,通过测速发电机将转速以电压的形式反馈到转速环，（典型Ⅱ系统设计），通过电流互感器将电力电子变换装置的电流Id以电压的形式反馈到电流环，（用典型Ⅱ系统设计），该方案中主要的环节是PWM脉宽调制的动态模型的建立。

1设计任务图1转速、电流反馈控制直流调速系统原理图为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套链接，如图1所示。

把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。

这就形成了转速、电流反馈控制直流调速系统。

1.2双闭环直流调速系统的稳态结构图双闭环直流调速系统的稳态结构图如图2所示，两个调节器均采用带限幅作用的PI 调节器。

转速调节器ASR的输出限幅电压U m决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压U cm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。

当调节器饱和时，输出打到限幅值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和。

当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压U在稳态时为零。

为了实现电流的实时控制和快速跟随，希望电流调节器不要进入饱和状态，因此对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。

1.3双闭环直流调速系统的动态结构图图3双闭环直流调速系统的动态结构图双闭环直流调速系统的动态结构图如图3所示，图中W ASR（S）和W ACR（S）分别表示转速调节和电流调节器的传递函数双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形如图所示如图4所示，电机的起动过程中转速调节器 ASF 经历了不饱和、饱和、退饱 和三种情况：第I 阶段（0-b ）是电流上升阶段；第U 阶段（t i -t 2）是恒流升速阶段；第 川阶段（t2以后）是转速调节阶段双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点:1） 饱和非线性控制 2） 转速超调 3） 准时间最优控制1.4系统参数选取1.4.1整流电路平均失控时间常数T s设定PWM 勺开关频率为1KH z ，故H 型双极式PWM8流的调制周期为：T=1/f=0.001s 1.4.2电流滤波时间常数和转速滤波常数H 桥式电路每个波头的时间为°.5ms,为了基本滤平波头，应有 （1 ~ 2）T oi 0.5ms ，因此取 T oi 0.0004s 。

PWM直流电机调速系统设计PWM（脉宽调制）直流电机调速系统设计是通过改变电机输入电压的有效值和频率，以控制电机转速的一种方法。

本文将介绍PWM直流电机调速系统的原理、设计过程和实施步骤。

一、PWM直流电机调速系统原理1.电机：PWM直流电机调速系统使用的电机一般是带有永磁励磁的直流电机，其转速与输入电压成正比。

2.传感器：传感器主要用于检测电机转速和转速反馈。

常用的传感器有霍尔传感器和编码器。

3.控制器：控制器通过接收传感器反馈信号，并与用户输入信号进行比较来调整电机输入电压。

控制器一般包括比较器、计数器、时钟和PWM 发生器。

4.功率电源：功率电源负责提供PWM信号的电源。

PWM直流电机调速系统的工作原理是：先将用户输入转速转化为电压信号，然后通过比较器将输入信号与传感器反馈信号进行比较，再将比较结果输入给计数器，由计数器根据输入信号的边沿通过时钟控制PWM发生器，最后通过功率电源提供PWM信号给电机。

二、PWM直流电机调速系统设计过程1.确定电机类型和参数：根据实际需要确定使用的直流电机类型和技术参数，包括额定电压、额定转速、功率等。

2.选择传感器：根据调速要求选择合适的传感器，常用的有霍尔传感器和编码器。

3.设计控制器：根据电机类型和传感器选择合适的控制器，设计比较器、计数器、时钟和PWM发生器电路，并进行连线连接。

4.设计功率电源：根据控制器和电机的电压和电流要求设计适当的功率电源电路。

5.总结设计参数：总结所选器件和电路的技术参数，确保设计完整。

三、PWM直流电机调速系统实施步骤1.进行电路连线：根据设计图将所选器件和电路进行连线连接，包括控制器、传感器、电机和功率电源。

2.进行参数调整：根据需要进行控制器参数的调整，如比较器的阈值、计数器的初始值等。

3.进行调速测试：连接电源后，通过用户输入信号和传感器反馈信号进行调速测试。

根据测试结果进行参数调整。

4.优化系统性能：根据测试结果优化系统性能，如改进控制器参数、调整电机参数等。

目录1. 系统概述 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计分析 (2)2. 转速、电流双闭环式的双极式PWM直流调速系统 (3)2.1 双极式PWM调速原理 (3)2.2 双极式PWM调速系统的优缺点 (3)2.3 转速、电流双闭环系统原理 (4)2.4 双闭环调速系统的作用 (6)3. 系统参数的确定 (7)3.1 整流电路失控时间及滤波时间的确定 (7)3.2 反馈系数的确定 (7)3.3 电流调节器参数的确定 (8)3.4 转速调节器参数的确定 (10)4. MATLAB仿真设计 (12)4.1 空载至额定转速仿真验证 (12)4.2 稳定运行时磁场突然减半仿真分析 (13)5. 小结 (17)6. 参考文献 (17)PWM脉宽调制直流调速系统设计及MATLAB仿真验证1. 系统概述1.1 设计目的1）掌握转速，电流双闭环控制的双极式PWM直流调速原理。

2）掌握并熟练运用MATLAB对系统进行仿真。

1.2 设计分析直流双闭环调速系统调节器包括转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR）,从而分别引入了转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行串级连接。

把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。

电流环称为内环，转速环称为外环。

其中转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压*Un变化，稳态时可减小转速误差，同时可以对负载变化起抗扰作用，其输出限幅电压决定了电流给定的最大值；电流调节器作为内环的调节器，在转速外环的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压*iU（即外环调节器的输出量）变化，同时对电网电压的波动起及时抗扰作用，在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程，并在电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起到自动保护与恢复的作用。

根据设计要求，系统要求稳态无误差，故选用带限幅作用的PI调节器。

课程设计报告书题目：直流PWM-M可逆调速系统设计与仿真系名：信息工程学院专业班级：姓名：学号：指导教师：年月日课设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 直流PWM-M可逆调速系统设计与仿真5一、初始条件：1.直流电机参数：U N＝110 V，I N＝2.9 A，n N＝2400 r/min ，Ra＝3.4Ω，电枢电感La=60.4mH，转动惯量GD2=0.014kgm2，PWM变换装置放大系数Ks=45，PWM开关频率为8KHz。

直流它励，励磁电压110V，励磁电流0.5A2.主电路采用桥式可逆PWM变换器（H桥），进线交流电源：三相380V3. 采用永磁式测速发电机，参数：23W，110V，0.21A，1900 r/min4.可逆运行，转速和电流稳态无差，电流超调量小于5％，转速超调量小于10％。

二、要求完成的主要任务:1.PWM主电路设计2.转速反馈和电流反馈电路设计3.集成脉宽调制电路设计4.驱动电路设计5. ASR及ACR电路设计6.仿真研究三、设计报告撰写要求1.内容要求一般要求包括如下内容：⑴目录编制课程设计的目录，目录的各级标题按照章节顺序排列，统一用阿拉伯数字表示，一级标题为1,2,3，二级标题为1.1,1.2,1.3，三级标题为1.1.1,1.1.2等。

⑵绪论课程设计正文前的引言。

应对课题研究的目的意义，研究现状，课题研究内容，预期研究目标等进行综合论述。

⑶正文是课程设计的主体，根据任务书要求的设计内容完成设计任务。

应对系统总体设计方案的实用性和可行性进行论证，设计系统主电路及控制驱动电路，说明系统工作原理，给出系统参数计算过程，给出仿真模型和仿真结果，并对结果进行分析。

电路图纸、元器件符号及文字符号应符合国家标准。

课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。

⑷结论内容总结，应说明完成的主要设计任务、存在的主要问题及设计中的体会。

⑸参考文献参考文摘不少于5篇，注意参考文献的格式。

直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。

为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。

PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。

本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。

二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。

在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。

2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。

在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。

三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。

该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。

2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。

常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。

3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。

常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。

通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。

四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。

常见的控制算法有PID控制算法等。

PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。

在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。

五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。

直流电机PWM调速系统的设计与仿真一、引言直流电机是电力传动中最常用的一种电动机，具有调速范围广、响应快、结构简单等优点。

而PWM（脉宽调制）技术是一种有效的电机调速方法，可以通过改变占空比控制电机的转速。

本文将介绍直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。

二、建模分析1.直流电机的模型直流电机的数学模型包括电动势方程和电机转矩方程。

电动势方程描述电机的输出电动势与供电电压之间的关系，转矩方程描述电机的输出转矩与电机转速之间的关系。

2.PWM调速系统的控制策略PWM调速系统的控制策略主要包括PID控制和模糊控制两种方法。

PID控制是一种经典的控制方法，通过比较实际输出与期望输出，计算出控制量来调整系统。

模糊控制则是一种基于模糊逻辑的控制方法，通过模糊推理，将输入量映射为输出量。

三、电路设计1.电机驱动电路设计电机驱动电路主要由电流传感器、逆变器和滤波器组成。

电流传感器用于测量电机的电流，逆变器将直流电压转换为交流电压，滤波器用于消除电压中的高频噪声。

2.控制电路设计控制电路主要由控制器、比较器和PWM信号发生器组成。

控制器接收电机转速的反馈信号，并与期望转速进行比较，计算出控制量。

比较器将控制量与三角波进行比较，生成PWM信号。

PWM信号发生器将PWM信号转换为对应的脉宽调制信号。

四、仿真实验1.系统建模与参数设置根据直流电机的模型，建立MATLAB/Simulink仿真模型，并根据实际参数设置电机的转矩常数、转矩常数、电机阻抗等参数。

2.控制策略实现使用PID控制和模糊控制两种方法实现PWM调速系统的控制策略。

通过调节控制参数，比较不同控制方法在系统响应速度和稳定性上的差异。

3.仿真实验结果分析通过仿真实验，分析系统的静态误差、动态响应和稳定性等性能指标。

比较不同控制方法的优缺点，选择合适的控制方法。

五、结论本文介绍了直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。

PWM直流脉宽调速系统建模和仿真主电路设计1.1设计任务描述要求设计PWM直流脉宽调速系统，可完成以下任务：(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作；(2) 系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）；(3) 动态性能指标：转速超调量δn ＜8%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s ；(4) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续；(5) 调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。

1.2电路设计及分析根据设计任务可知，要求系统在稳定的前提下实现无静差调速，并要求较好的动态性能，可选择PI控制的转速、电流双闭环直流调速系统，以完全达到系统需要。

转速、电流双闭环直流调速系统框图如图1-1所示。

图1-1 转速、电流双闭环调速系统系统框图两个调节器的输出均带限幅作用的,转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子电换器的最大输出电压。

双闭环直流调速系统原理框图如下图1-2所示：图1-2 双闭环直流调速系统原理框图由此得到系统电气原理图见附图1。

1.2.1电流调节器电流调节器使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。

对电网电压的波动起及时抗扰的作用。

在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。

由于电流检测中常常含有交流分量，为使其不影响调节器的输入，需加低通滤波。

1.2.2转速调节器转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。

它对负载变化起抗扰作用。

其输出限幅值决定电机允许的最大电流。

由于测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波。

图1-2 系统实际动态原理框图1.3系统稳态分析P 调节器的输出量总是正比于其输入量，而PI 调节器则不然，其输出量在动态过程中决定于于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值和输入无关，而是由它后面环节的需要决定的。

直流PWM—M可逆调速系统的设计与仿真摘要当今,自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。

本文主要研究直流调速系统,它主要由三部分组成,包括控制部分、功率部分、直流电动机。

长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方法简单、易于大范围内平滑调速、控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。

微机技术的快速发展，在控制领域得到广泛应用。

本文对基于微机控制的双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了双闭环直流PWM 调速系统的数学模型，用微机硬件和软件发展的最新成果，探讨一个将微机和电力拖动控制相结合的新的控制方法，研究工作在对控制对象全面回顾的基础上，重点对控制部分展开研究，它包括对实现控制所需要的硬件和软件的探讨，控制策略和控制算法的探讨等内容。

在硬件方面充分利用微机外设接口丰富，运算速度快的特点，采取软件和硬件相结合的措施，实现对转速、电流双闭环调速系统的控制。

论文分析了系统工作原理和提高调速性能的方法,研究了IGBT模块应用中驱动、吸收、保护控制等关键技术。

在微机控制方面，讨论了数字触发、数字测速、数字PWM调制器、双极式H型PWM变换电路、转速与电流控制器的原理,并给出了软、硬件实现方案。

关键词:PWM调速、直流电动机、双闭环调速目录前言 (1)第1章直流PWM—M调速系统 (2)第2章UPE环节的电路波形分析 (4)第3章电流调节器的设计 (6)3。

1 电流环结构框图的化简 (6)3。

2 电流调节器参数计算 (8)3.3 参数校验 (9)3。

3.1 检查对电源电压的抗扰性能: (9)3.3。

2 晶闸管整流装置传递函数的近似条件 (9)3.3.3 忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 (9)3.3.4 电流环小时间常数近似处理条件 (10)3.4 计算调节器电阻和电容 (10)第4章转速调节器的设计 (12)4。

无刷直流电机PWM调速控制系统地建模与仿真摘要：为了验证控制策略和电机参数设计地合理性,基于matlab/simulink平台,从无刷直流电机地基本原理出发,详细介绍电机各个模块地组成,构建了无刷直流电机pwm调速控制系统地建模与仿真模型,给出仿真曲线并验证该模型地正确性.关键词：无刷直流电机模型仿真1、引言随着无刷直流电机<bldcm）应用领域地不断扩大,要求控制系统设计简易、成本低廉、控制算法合理、开发周期短.本文主要研究反电势近似梯形波地永磁无刷直流电机模型地建立与仿真,根据电机地参数和实际运行状况,通过matlab软件地simulink和psb模块,快捷地创建一些电机控制系统模型,并与simulink结合,实现电机控制算法地仿真.文章介绍了如何创建无刷直流电动机地动态数学模型和pwm调速控制系统模型,并利用该模型,进行了pwm调速控制系统地仿真实验.2、无刷直流电机地数学模型以两相导通三相六状态地无刷直流电机为例.方波无刷直流电动机地主要特征是反电动势为梯形波,包含有较多地高次谐波,这意味着定子和转子地互感是非正弦地,并且无刷直流电动机地电感为非线性[1].采用直、交变换理论己经不是有效地分析方法,因此应该利用电机本身地相变量来建立数学模型.为简化数学模型地建立,在电动机模型建立时,认为电动机气隙是均匀地.并作以下假设(1>电动机地气隙磁感应强度在空间呈梯形(近似为方波分布>；(2>定子齿槽地影响忽略不计；(3>电枢反应对气隙磁通地影响忽略不计；(4>忽略电动机中地磁滞和涡流损耗；(5>三相绕组完全对称.无刷直流电动机在运行过程中,每相绕组通过地不是持续不变地电流,该电流和转子作用产生地转矩,以及绕组上地感应电动势也都不是持续地.因此转矩和反电动势都采用平均值地概念.由以上假设,根据无刷直流电动机地特性,可建立其电压方程、转矩方程、状态方程以及等效电路结构.对于三相无刷直流电机,其电压平衡方程可表示为[3]式中：为定子相绕组电压<v）；为定子相绕组电流<a）；为定子相绕组反电动势<v）；r为每相绕组地电阻<）； l为每相绕组地电感<h）；m 为每相绕组间地互感<h）.在通电期间,无刷直流电机地带电导体处于相同地磁场下,各相绕组地反电动势为理想梯形波,其幅值为式中：为反电动势系数；为转子地机械角速度.无刷直流电动机地电磁转矩方程为：式中：为电磁转矩；转子地机械角速度.无刷直流电动机地运动方程为： <4）式中：为负载转矩；f为粘滞阻尼系数；j为转子与负载地转动3、无刷直流电机及其调速系统仿真模型地建立在matlab/simulink环境下,根据无刷直流电动机地数学模型、电压方程式及电磁转矩方程,可得到如图1地仿真模型.该系统主电路由直流电源模块、逆变器模块和直流无刷电动机本体模块组成；模型控制部分由转速给定模块n、转速调解器模块asr、pwm 脉宽调制器和控制器单元模块等组成.其模型如图1所示：转速调解器模块输出脉宽控制信号,并通过脉宽调制器调节脉冲宽度,用于根据转速调节无换向器电动机地三相电压.由于bldcm 控制系统要求地相电流为方波电流,pwm调制信号,只需为等幅、等宽、等距地信号,则由一个固定频率地三角波及直流电压信号地合成就可产生出所需地信号[4].控制器单元controller模块地作用是根据转子磁极位置分配电动机三相绕组地通电,即控制逆变器模块6个开关器件地开关次序由simulink／psb下提供地3对mosfet功率开关器件,各自并接反并联续流二极管,构成三相逆变桥.4、实例仿真为了验证所建模型地功能及其正确性,根据实际系统构建了一个完整地pwm调速系统仿真模型.本例中仿真电机额定电压为300v,额定转速为2000r/min,定子电阻r为4.765ω,定子电感l-m为0.0085h,转动惯量j为0.008kg·m2,励磁磁通为0.1848wb,励磁脉冲宽度120°,极对数p为2,转速调解器地比例系数为10.7,积分系数为0.15,负载转矩为1.5n·m模型地仿真结果如图所示,其中图2为给定2000r/min带载1.5n·m启动时地转速响应,启动时电机转速略有超调后进入状态,稳态转速波动很小.图2为转速波形图,图3为电动机转矩波形.图4为a相反电动势波形,图5为a相定子电流波形.可以看到无换器电动机电流呈交流方波,由于电压采用了pwm控制,在120°导通区间内电流有脉动,这使电动机电压和转矩也产生一定脉动.在起动初始阶段．转矩有较大峰值,这是因为在无刷直流电动机起动时．无刷直流电动机地反电动势还役来得及建立起来,相电流较大,造成转矩峰值；在反电动势建立起来后,转矩迅速降到稳态值,转矩脉动很小.以上波形与无刷直流电动机地理论波形吻台.充分说明建立地无刷直流电机控制系统仿真模型是准确地,且行之有效.5、结语在分析无刷直流电动机数学模型地基础上,建立了一种基于matlab／simulluk和simpowersystem地无刷直流电动机pwm调速系统地仿真模型.仿真结果验证了仿真模型地有效性和正确性.参考文献[1]bolopion a,jouve d,pacaut r. control of permanent magnets synchronous machines a simulation comparative surve. ieee proceeding from applied powerelectronic conference and exposition. 1990,374-383）[2]纪志成,沈艳霞,姜建国.基于 matlab无刷直流电机系统仿真建模地新方法系统仿真学报,2003,15(13>:1745-1758[3]pillay p,krishnan r. modling,simulation,analysis of permanent-magnet drives,part π:the brushless dc motor drive.ieee trans on industry applications.1989,25(2>:274-279[4]肖耀南.无刷直流电动机驱动控制系统研究.湖南大学硕士学位论文,2005.。

电机与电器综合设计与实践设计任务1 直流电机PWM f 速系统仿真与设计班级，电代工及其自动化组别：_______________ 第组 _______________组长学号姓名：_____________组员1学号姓名；___________组员2学号姓名，___________指导老师：_________________起止时间：_________________电机与电器综合设计与实践 (1)1. 绪论 (3)1.1 国内外现状 (3)1.2 小组分工.............................................. 错误I未定义书签.2 主电路器件选型与设计........................................ 错课！未定义书签.2.1 设计要求 (3)2.2 总体设计方案 (3)2.2.1 具体内容 (5)2.2.2 系统结构 (5)2.2.3 器件选型 (5)2.3 主电路设计方案 (6)2.3.1 整流电路 (6)2.3.2 电机电路 (6)3 转速电流双闭环控制回路及MATLAB电路仿真 (6)3.1 转速电流双闭环........................................ 错误I未定义书签.3.2 仿真结果.............................................. 错误！未定义书签。

4 总结 (8)4.1 项目遇到的问题及解决过程 (8)4.2 个人小结 (8)4.2.1 组长方宇昊的个人小结 (9)4.2.2 组员王焜的个人小结 (9)4.2.3 组员杨云宵的个人小结 (9)参考文献 (10)21.1发展现状在现代化的工业生产过程中.儿乎无处不使用电力传动装迓，生产工艺、产品质虽的要求不断提高和产虽的增长，使得越來越多的生产机械要求能实现口动调速。

对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。