PWM直流调速系统设计研究与实践

直流电动机因其具有良好的调速和控制性能,仍在许多领域得到广泛的应用。当 前,在直流调速方面,脉宽调制调速技术发展迅速,具有相当广阔的应用前景。本文在 PWM 直 流调速系统设计方面作了一些研究与探索,内容包括 PWM 功率转换电路的设计、控制电路的设 计、保护电路的设计和系统其他部分的设计,及相应的参数计算和元件选择,并应用仿真软件对 设计方案进行了仿真验证。     

单片机控制PWM直流双闭环调速系统设计

设计一个以AT89S51单片机为核心的数字式PWM直流调速系统。通过控制输出PWM波的占空比,改变加在直流电动机两端的平均电压大小,进而实现直流调速。该系统采用双闭环数字式PI控制,设计包括转速给定、转速显示、转速检测、电流检测和PWM波输出等。通过编程、调试,所设计的直流调速软件系统工作稳定、控制准确,实现了低成本、高性能的设计要求,弥补了现有调速装置价格昂贵和控制复杂等缺点,具有一定的现实意义和可行性。     

基于增量式PI算法的V-M双闭环调速系统

提出了一种基于增量式比例积分(PI)算法的晶闸管-电动机(V-M)双闭环调速系统的设计与实现方法,该调速系统的主电路采用晶闸管智能控制模块进行设计,双闭环数字PI调节器采用增量式PI算法进行设计。详细分析了该调速系统主电路和双闭环数字PI调节器的设计原理,以及直流电动机电枢电流和转速采样电路、控制信号接口电路、键盘输入与LCD显示电路的设计方法。通过对比分析在不同的比例系数和积分系数时直流电动机满载运行的转速波形,验证了该调速系统的跟随特性完全满足PI参数整定规律,其设计与实现方法可推广到工业应用领域。     

风力发电用电压源型PWM整流控制器的分析和设计

随着风力发电技术发展,PWM整流电路应用越来越广泛,而要想实现对PWM整流电路直流侧母线电压和电网侧无功功率的有效控制,其控制器的设计至关重要。在建立系统数学模型基础之上,简单分析比较了PWM整流电路的控制方法,然后对利用前馈解耦控制策略的电流内环和电压外环的PI调节器的参数进行分析设计和公式推导,构建了一个双环PWM整流电路的仿真模型,验证所设计的参数是可行和有效的。     

基于Vissim的H桥可逆直流调速系统的建模和仿真

为了研究直流调速系统的调速性能并验证工程设计的结果,依据直流调速系统的原理和工程设计方法,介绍了基于Vissim软件进行直流电动机和H桥变流器建模的方法,构建了H桥可逆PWM直流双闭环调速系统.仿真中可灵活调整参数,进行优化设计,仿真调试结果满足设计要求,验证了双闭环调速系统的良好性能,表明了这种新型的建模仿真方法的有效性和可行性,有助于实际系统调试,为直流调速系统的设计提供了新的思路和方法.     

电压型PWM串级调速系统控制策略的研究

针对传统串级调速系统谐波污染严重、功率因数低等固有的缺点,设计了基于PWM逆变器的电压型串级调速系统.对dq坐标系下PWM逆变器的数学模型进行详细推导.为消除系统的耦合性和非线性选用精确线性化解耦附加变结构的控制策略,并对控制规律的构建过程加以推导.加上斩波电路的IGBT选用的转速电流双闭环PI控制,得到系统的控制图.最后利用MATLAB对控制策略的有效性进行仿真,结果表明系统不仅能够实现平滑无极调速,而且提高了功率因数、滤除了谐波、节约了能源.     

级联型PWM整流器控制策略研究

提出了一种用于大容量调速系统的级联型PWM整流器新拓扑.与传统调速系统结构相比,该拓扑可以直接与电网连接,省去体积、重量极大的移相变压器,具有重要实际意义.根据该拓扑电路的电压电流关系,建立了数学模型,在此基础上,研究级联型PWM整流器的控制方法,并分析了电流、电压调节器的工作原理,提出直流母线电压平衡的控制策略.仿真结果验证控制方法的有效性.     

电流截止负反馈无刷直流电动机可逆调速系统

提出了一种无刷直流电动机(BLDCM)速度负反馈和电流截止负反馈控制相结合的控制方法.介绍了工作原理,给出了PWM电流截止负反馈控制可逆调速系统应用实例电路和试验结果.分析表明:该方法实现电机的最大功率限幅控制,使开关器件电流上限实现极限利用,大大提高了调速系统功率电路的可靠性.     

基于预测模糊PI的异步电机控制

采用矢量控制的交流变频调速系统可获得与直流调速系统相媲美的静动态性能.就传统的交流调速PI控制的不足,将预测模糊控制引入到交流调速系统中,并就灰色预测方法提出了一种计算简便的预测控制方法.通过仿真结果表明,此方法较传统的PI控制有更好的动、静态性能和鲁棒性,具有一定的应用前景.     

基于直接功率控制的三电平PWM整流器设计

针对直接功率控制的三电平电压型脉宽调制(PWM)整流器的性能要求,提出一种基于直接功率控制的整流器控制系统和主电路参数的简化设计方法。根据整流器动、静态性能指标提出直流母线电压、进线电感、直流侧电容的约束条件,以满足约束条件为前提设计三电平PWM整流器主电路电感和电容参数。通过仿真比较研究基于滞环比较器和基于功率内环、电压外环的双闭环比例积分(PI)控制器两种直接功率控制策略的动、静态特性。依据仿真结果研制基于功率内环和电压外环双闭环控制策略的三电平PWM整流器实验平台,实验结果表明,该系统具有良好的动、静态特性。     

基于双机直流拖动的智能配电系统自动开关系统设计

根据现代建筑智能配电系统中很多直流电机自动开关控制多轴传动系统的特点,通过对多轴传动系统简化折算,得到单轴拖动系统,即直流电机模型。应用PWM的变换器H桥的可逆电路对直流电机进行PWM驱动控制。在单闭环速度PI控制的基础上,设计了基于标准行程的位置调节方法,简述了转速、位置闭环的控制原理,通过MATLAB仿真验证了转速位置的闭环控制对双机直流拖动控制的有效性,实现了系统的结构简单、运行偏差小、运行稳定,设计了以C8051F320单片机和LMD18200直流电机集成驱动芯片为核心的硬件电路,经过最后的软硬件整合测试,证明系统性能良好。     

旋转餐厅的直流电机调速控制系统

介绍了基于AT90S8535单片机的直流电机PWM调速控制系统,对该调速控制系统的控制电路、功率驱动电路和检测电路进行了详细说明,并给出了相应的硬件电路和控制软件设计.实践证明,该系统具有良好的工作性能.     

50kHz脉宽调制开关电源在直流电机调速系统中的应用

对占空比大范围调节的脉宽调制电路设计进行了论述.电路采用PWM控制器内部电路进行稳速调节,省去了传统的闭环控制系统,简化了直流电机调速系统设计.电路频率提高后,减小了电机电枢电流的断续,同时提高了效率.     

三相电压型PWM整流器的无源性功率控制

根据电压型PWM整流器主电路结构,建立了整流器在两相同步旋转dq坐标系中的功率EL (Euler-Lagrange)数学模型。基于整流器的无源性,采用新的阻尼注入方法设计无源功率控制器。该无源功率控制器使整流器实现功率解耦控制,具有更好动静性能,优于现行的其它功率控制策略。特别是在负载扰动的情况下,应能保持功率快速响应、直流输出电压几乎不变的特性。仿真实验证明了新的整流器无源功率控制器设计方法的可行性。     

基于瞬时功率理论的电压型PWM整流器研究

针对传统功率定义的局限性,分析了三相电路瞬时功率理论,设计了直接功率控制系统。控制系统采用功率控制内环、直流电压外环的系统结构。在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型并进行分析。基于DSP芯片适合PWM整流器控制的特点,对直接功率控制系统进行了软硬件设计,在小功率实验系统上进行了调试。实验结果表明,直接功率控制具有功率因数高、效率高、算法及系统结构简单、动态响应快的优点。     

直流伺服系统PWM功率放大器的改进方法

针对传统直流伺服系统中电机PWM功率放大器设计复杂、设计周期长、参数不易修改的缺点,提出了使用IPM模块代替保护和功率转换电路,采用自上而下的设计方法,利用CLPD产生PWM信号进行控制电路的设计思路,使用VHDL语言完成了电路设计,经过仿真验证具有较高的精度和可靠性,达到了设计要求。为同类功率方法器设计和制造提供了参考。     

电压型PWM整流器直接功率控制系统

根据三相电压型PWM整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型,建立整流器功率控制数学模型。根据功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制(DPC)系统的特点,提出新的电压型PWM整流器直接功率控制系统的主电路交流侧滤波电感值、直流侧电压和直流侧电容值设计方法。根据整流器的数学模型,得到整流器DPC控制系统结构和控制器设计方法。同时,讨论了桥路损失和直流侧电容器的等效串联电阻(ESR)对整流器的影响。计算机仿真和实验表明,提出设计方法是可行的,具有应用参考价值。     

基于SG3525的直流升压电源的设计与仿真

概述了基于SG3525的直流升压电源系统的设计方案。对主电路、PWM波产生电路、驱动电路和保护电路进行了详细的研究和设计。PWM波的产生以SG3525为核心实现,驱动电路采用EXB841实现。最后用MAT-LAB/Simulink软件,对电路进行了仿真实验,实验结果证明设计方法正确,电路设计简洁有效,设计结果能达到预定的要求。     

基于Matlab无刷直流电机控制系统的新型建模仿真

在分析无刷直流电机(BLDCM)数学模型的基础之上,提出了一种新型的无刷直流电机控制系统建模仿真方法。在Matlab/Simulink环境之下,利用无刷直流电机的电压方程、电磁转矩方程和运动方程构建了无刷直流电机本体的仿真模型。系统采用三闭环控制:速度环采用经典PID控制,电流控制采用滞环电流跟踪型PWM。仿真实验结果表明:系统具有良好的静、动态特性,验证了该方法的有效性,为实际电机控制系统的设计和调速提供了新的思路。