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H型PWM数字直流调速系统设计

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本课题的设计要求和技术指标
    1.3.1 本课题的设计要求和技术指标
本文研究目的是为了设计一个以微型计算机控制的PWM变频调速系统,其具体参数要满足以下条件:
1) 2.2Kw电动机,额定电压为220V,额定电流为12.5A,额定转速为1500r/min,励磁电阻为1欧姆
2)静态指标:稳态无静差,调速范围D≥1000,动态指标:转速无超调
3)自动实现双极式、单极式、受限单极式控制方式的转换
4)具有键盘数据和转速、电流的指示功能
5)具有故障处理和报警功能
1.3.2 本文研究内容
    本毕业论文试图在变频调速领域内探讨出利用计算机控制的PWM直流控制系统,当然,以此为基础,必须要将变频调速的基本原理阐述明白。那么,本文试图将下面问题阐述明白:
1)变频调速的基本原理
2)变调速与其他调制方式的优越之处
3)计算机控制系统的构成与基本原理
4)计算机控制的PWM直流调速系统的构成
5)电流检测、电压检测、温度检测、显示电路、键盘电路等环节的研究

第二章 系统总体论证
2.1 基础理论
2.1.1 直流调速的分类
    直流电动机的调速系统有很多种类。调速即速度的控制,是指在直流传动系统中通过各种手段改变电动机转速来满足系统的要求。在机械特性上来说,就是通过改变电动机参数使机械特性发生改变,使电动机转速发生改变,以此满足要求。
直流调速的分类可以分为以下三种:
1)无级调速和有级调速
    无级调速,也即连续调速,是指电动机的转速可以平滑的调节。其特点为:转速变换均匀,容易实现调速自动化,是工业装置中广泛采用。有级调速,也就是间接调速或分级调速,转速只有有限的几级,不能在范围内任意调制,很难实现调速自动化。
2)基速向上调速和基速向下调速
    电动机有一个固有转速,也就是电动机额定负载时的额定转速,这个转速是调速的基础点,所以称为基本转速或基速。那么,基速向上调速和基速向下调速的意义就是在基速向上或向下提高转速的调制。基速极限受电动机机械强度和换向条件限制。基速向上调速的典型实例是直流电动机改变磁通进行调速。基速向下调速的典型实例是改变直流电动机的电枢电压进行调速,调速的极限即最低转速,主要受转速稳定性的限制。
3)恒转矩调速和恒功率调速
    恒转矩调速是一种普遍应用的负载性质。它的意义是调速过程中不同的稳定速度下,电动机的转矩为常数。如果选择的调速方法能使电磁转矩Te∝I=常数,则在恒转矩负载下,电机无论在高速或低速下运行,其发热情况始终是一样的。这就使电动机容量能得到合理而充分的利用。这种方法称为恒转矩调速。它的典型应用为磁通一定时,调节电动机的电枢电压或电枢回路电阻的方法。
    具有恒功率特性的负载是指调速过程中负载功率PL为常数负载,其负载转矩TL=α(1/n)(α为励磁调节系数),在这种负载下,采用恒转矩调速方法,使调速过程保持Te∝I,那么,在不同转速时,电动机电流将不同,并在低速时电动机必定过载。解决办法就是保持调速过程电流恒定,要保持功率∝I,这种调速方法就是恒功率调速。对于直流电动机,当电枢电压一定时,减弱磁通的调速方法属于恒功率调速。还存在一个问题就是,用恒功率调速方法去带动恒转矩负载也是不合理的。在高速时电机将会过载。

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