PWM双闭环直流脉宽调速系统的建模与仿真设计研究kkk.doc

简介：
本论文探讨了基于PWM技术的双闭环直流电机调速系统的设计与仿真。通过建立数学模型和进行计算机仿真，深入分析了该系统的性能及其优化方法。 PWM双闭环直流脉宽调速系统是工业控制领域广泛应用的一种技术。它结合了脉冲宽度调制（PWM）与双闭环控制系统策略，实现高效且精确的电机速度调节。 1. **PWM 调速原理**： PWM通过改变电脉冲宽度来调整电机平均电压，并以此改变其转速。在双闭环直流脉宽调速系统中，PWM变流器通常采用桥式（H形）电路设计。控制电力电子器件的开关状态可以变化电机两端电压极性，使得电枢电流呈现正负相间的脉冲波形式，从而实现电机的正反转。 2. **PWM 发生器建模**： 在MATLAB仿真中，建立PWM发生器模型非常重要。通常使用Discrete PWM Generator模块，并利用自带三角载波与输入信号进行比较来决定PWM波形占空比。当输入信号为正值时，电机将正转；反之，则反转。为了确保H桥对角两管的触发信号正确对应于PWM发生器输出，需通过Gain和Selector模块调整信号幅度。 3. **双闭环调速系统**： 该控制系统包括速度环与电流环两个部分。其中，速度调节器输出作为电流环输入；而电流环则直接控制PWM变流器的工作状态。这种设计确保了系统的快速响应能力和良好的稳定性。 - **电流环设计** 时间常数设定：需要合理选择整流装置的滞后时间常数和电流滤波的时间常数。 调节器结构：通常采用PI调节器作为电流环，其传递函数为I(s)，并且要验证对电源电压扰动抑制能力的有效性。 近似条件校验：晶闸管装置的传递函数近似条件需要满足，并且忽略反电动势对电流环的影响。 4. **设计要求**： - 稳态性能指标：系统应能无静差地保持设定转速，即在稳定状态下达到精确的速度控制。 - 动态响应特性：允许的最大超调量为10%（速度）和5%（电流），以确保系统启动及负载变化时的快速反应与良好跟踪能力。 PWM双闭环直流脉宽调速系统的建模与仿真设计涉及到电机控制系统理论、电力电子技术和MATLAB仿真的应用。实际操作中，需要考虑动态性能、稳定性以及对各类扰动抑制的能力，并通过合理的参数设置和控制算法来实现高效的平滑速度调节。