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摘 要

直流调速系统是应用比较广泛的调速系统，直流脉冲宽度调制（PWM）调速系统的应用也渐渐广泛。本文通过利用SG3525设计了一个双闭环控制的直流调速系统。对直流调速系统的原理以及性能进行分析，按工程设计方法对双闭环的速度调节器和电流调节器进行计算设计。并且通过SIMULINK对两个调节器进行仿真分析。对系统的硬件构成进行了分析，包括主电路，保护电路，检测电路等。

文中对直流电机的结构，工作原理，调速的方法和PWM调速系统进行了介绍。

关键词: 直流调速系统 脉冲宽度调制 双闭环控制 SG3525

PWM Double Closed Loop DC System

ABSTRACT

DC speed control system is used widely in speed control system, the application of DC pulse-width modulation (PWM) speed control system has gradually widely. Through the use of integrated PWM Controller SG3525 type DC speed control system of a dual-loop control. DC speed control system principle and performance analysis, engineering design method according to the double closed loop speed controller and current controller to calculate the design. And simulation analysis of the two regulators by SIMULINK. The system hardware configuration is analyzed, including the main circuit, protection circuit, detection circuit.

This paper constitutes a DC motor structure and working principle, the basic equation, mechanical properties and speed control method, PWM speed control system also made a brief introduction.

Keywords: DC drive systems;PWM;dual-loop control;SG3525

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1直流电动机概述 1

1.2直流调速系统的发展史 1

1.3研究双闭环直流调速系统的目的和意义 2

第二章 直流调速系统 3

2.1直流电动机工作原理 3

2.2 直流电机调速 3

2.2.1调速的性能指标 4

2.3速度环、电流环双闭环直流调速系统 5

2.3.1 双闭环的工作过程和原理 5

2.3.2 双闭环直流调速系统的组成及其静特性 6

2.3.3双闭环控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析 7

2.4调节器的工程设计 9

2.4.1电流调节器 9

2.4.2转速调节器 12

第三章 PWM调速控制原理 15

3.1直流斩波或脉宽调制（PWM）变换器 15

3.1.1直流斩波器的基本结构 15

3.1.2 PWM变换器的工作状态和电压、电流波形 16

3.2直流脉宽调速系统的机械特性 18

3.3 PWM控制器与变换器的数学模型 19

第四章PWM直流脉宽调速系统 21

4.1系统硬件构成 21

4.1.1主电路 21

4.1.2控制电路 22

4.1.3驱动电路 23

4.1.4保护电路 23

4.1.5检测电路 24

4.2 SG3525工作过程分析 25

4.3电流环和速度环的仿真 26

4.3.1电流环的仿真 26

4.3.2转速环的仿真 27

结语 30

参考文献 31

致谢 32

第一章 绪论

1.1直流电动机概述

直流电机采用直流电源，是将电能转化为机械能设备。它有很好的的起动特性和调速特性。在有些要求比较高的场合经常选择直流调速。

其特点是：

1.调速性能好。调速的性能指的是在特定情况下能够根据认得需要，达到均匀平滑的调速效果，并且有比较宽的调速限度。

2.起动力矩大。能够平滑而且实惠的实现转速的调节。所以在负载很高的情况下或者是要求平滑调速的情况下都会选用直流电机来拖动。

1.2直流调速系统的发展史

直流传动技术，因其有较好的调速特性和转矩控制性，很早就应用于工业生产中。并且一种沿用至今。初期的直流传动都是改变电枢或者改变磁场的电阻来进行有级的调速。运用的是有接点的控制。从1930开始，电机放大器控制交流供电的直流电机开始使用，然而这种调速方式后来被晶闸管组成的可控整流系统所替代。现在已经不使用了。到了1957年，晶闸管的出现，使得晶闸管相位控制装置成为主流。又因为它的动态特性不错，直流调速系统的各项性能不断提升，所以在20世纪很多地方都在用它。并且至今仍在使用。如今全数字式的直流调速系统逐渐正在发展。它的调速范围更宽，调速的精度也更高，这将是以后直流调速的一个发展方向，直流调速之所以如今能够很大程度的应用在工业生产中，根本原因是因为它能以简单的方法做到比较高的调速效果。比如说：稳速精度能达到十万分之一，调速宽度可达到一比一万，快速响应的时间能在几毫秒以下。

在实际生产生活中，电机作为把电能转化成机械能的装备。有着较高的电能和机械能的转化效率；能够根据不同的工艺要求来改变转速。电机的调速性能的提高和发展对人的生产生活有着决定性的影响。因此，调速技术一直是研究的热点。长久以来，人往往只知晓直流电机有优良的调速性能，而忘却了它还有结构比较复杂的弊端。当直流电机转速没有达到额定转速的时候，可以让励磁电流保持不变，可以对其进行电枢电压调速。当直流电机转速超过了额定转速的时候，可以让电枢电压保持不变，对其进行励磁改变恒定功率调速。直流电机因为其控制性能和运行性能良好，在传动领域利于不败之地。在直流调速的应用中，双闭环直流调速系统是最常用的一种调速系统，它的调速范围和精度都很不错

在19世纪80年代和19世纪末之前，工业上传动系统中所用的唯一方法就是直流调速。等到了19世纪，笼型交流电机才出现。这时在不需要调速的一些地方，交流电机才开始取代直流电机。随着不断的发展，很多变速传动系统，不只是单一的要求满足调速范围和无级变速，还要求有较好的稳定性和瞬态性能。尽管直流电机能满足以上要求，但是直流电机成本构造方面都不如交流电机。自60年代起，国外就开始吧把目光放到了交流电机调速。交流调速正在飞速发展，许多国家已经把交流电机拖动应用到工业生产。

但是，直流调速目前还是社会生产中的主力军。数字化可逆直流电机的调速已经开始进行实际应用。直流调速因为其发展历程长，理论基础成熟，并且又是交流调速的基础，所以应该首先研究直流调速，这样才能对交流调速进行探索。

1.3研究双闭环直流调速系统的目的和意义

双闭环直流调速系统的静态和动态特性非常不错，大量应用于生产生活，交、直流调速系统都以其为基础，是当前生产中运用最广泛的系统。只有对它的结构和基本特性非常了解才能对其进行深层次的研究；然后建立数学模型，分别对启动和抗干扰两方面进行性能分析。然最后对调节器的工程设计方法进行研究，并分析出它的优越性。

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