电力拖动课程设计：数字式直流双闭环PWM调速系统详解

在《电力拖动自动控制系统》课程设计中，重点是数字式直流双闭环PWM调速系统的设计。这个设计旨在通过实际操作让学生掌握微型计算机控制系统设计的方法和实践技能，结合理论知识与实际应用，培养学生的系统分析、设计和调试能力。 设计目标明确，包括以下几个方面： 1.1 课程设计目的： - 通过项目实践，学生需掌握微型机控制理论，程序设计基础，以及与生产工艺相关的知识。 - 系统设计涉及任务确定、总体方案设计、硬件和软件的实现，目的是理解控制系统设计的整体思路。 1.2 预备知识要求： - 学生应具备计算机控制技术的基本知识，以及对直流控制系统的熟悉程度。 1.3 设计要求： - 设计包含硬件部分，如选择合适的控制系统主机和过程通道模板电路元件。 - 需要绘制详细的系统控制图，体现双闭环控制架构。 - 软件设计上，采用PI控制算法进行转速和电流控制，并设计增量式PI控制算法，编写程序流程图和算法代码。 设计内容及特定参数设定： - 该设计针对一台Z2-41型直流电机，具有18kW的额定功率和220V的额定电压，电流和转速控制精度要求较高。 - 使用晶体管PWM功率放大器作为电机供电源，工作频率为2kHz，提供25A的最大电流。 - 速度检测采用光电编码器，分辨率为1024脉冲/转，电流检测使用霍尔电流传感器，具有高精度和1000:1的电流比。 2.1 系统总体方案设计： - 数字双闭环调速系统采用转速和电流反馈，形成闭环控制，确保系统的稳定性和精度。原理图（图1）展示了这种结构，包括两个独立的调节器，分别负责转速和电流控制，它们相互配合以实现精确调速。 在整个设计过程中，学生将面临理论知识与实际操作的结合，通过模拟仿真和硬件搭建，验证双闭环控制系统的有效性，提升对电力拖动自动控制系统的理解和应用能力。此外，项目还会锻炼学生的团队协作、问题解决和工程实施技巧。