逻辑无环流可逆调速系统的设计与仿真1

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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书引言电气传动又称电力拖动，是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称。它是为了合理地使用电动机，通过对电动机的控制，使被拖动的机械按照某种预定的要求运行。电气传动系统是将电能转换为机械能的装置，用以实现生产机械的起动、停止、速度调节以及各种生产工艺过程的要求。电气传动系统由电动机、控制装置以及被拖动的生产机械所组成。其主要特点是功率范围极大，单个设备的功率可从几毫瓦到几百兆瓦；调速范围极宽，转速从每分钟几转到每分钟几十万转，在无变速机构的情况下调速范围可达1：10000；适用范围极广，可适用于任何工作环境与各种各样的负载。电气传动与国民经济、人

2、民生活有着密切的联系并起着重要的作用，广泛用于冶金、机械、机械、轻工、矿山、港口、石化、航空航天等各个行业以及日常生活之中。它既有轧钢机、起重机、泵、风机、精密机床等大型调速系统，也有空调机、电冰箱、洗衣机等小容量调速系统、据统计，电气传动系统的用电量占我国总发电量的60％以上，市场前景广阔。因此电气传动是国民经济中充满活力的基础技术和高新技术，它的发展和进步已成为更经济地使用材料、能源、提高劳动生产率的合理手段；称为促进国民经济不断发展的重要因素；称为国家现代化的重要标志之一。正确使用电气传动系统并使之进一步向前发展，对国民经济建设具有十分重要的现实意义。电力拖动自动控制系统

3、是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中，用以控制位置、速度、加速度、压力、张力和转矩等。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。由于半导体技术在电力电子学和模拟及数字电子学方面的迅速发展，促使了电力拖动自动控制系统的日新月异。67内蒙古工业大学本科毕业设计说明书在世界各国的工业部门中，至今还广泛地应用着直流电力拖动系统。直流拖动的突出优点在于：容易控制，能在很宽的范围内平滑而准确的调速，以及快速响应等。在一定时期以内，直流拖动

4、系统仍将具有强大的生命力。晶闸管使直流电力拖动的调速技术发生巨大变化。相对于原有的直流发电机组对直流电动机供电的直流拖动系统，采用晶闸管静止变流器供电的系统具有体积小﹑无噪声﹑效率高等一系列优点。在60年代和70年代，直流拖动达到全盛时期。目前，晶闸管控制的直流拖动普遍地应用于轧机拖动﹑纺织机械﹑造纸机械和电力机车等场合。用晶闸管变流器控制的他励直流拖动机调速系统，至今仍是工业中应用最广泛的拖动系统。这种系统若采用电枢电压控制，可以得到低于基速的转速调节。若采用削弱磁场控制，可以得到高于基速的转速调节，可以通过晶闸管的串联和并联，来达到高电压和大电流。采用电力拖动自动控制系统，

5、一方面可以把人们从繁重的体力劳动中解放出来，自动地把电能变换成所需要地机械能，另一方面也可以把人们从信息处理地繁杂的事务工作中解脱出来。因此，应用电力拖动自动控制系统可以具有以下一些优点：首先是改善生产过程中的工作条件、节约劳动力和减少原材料和能源的消耗；其次是提高生产设备的利用率、可靠性﹑安全性及其寿命，减少故障率和重大故障的可能性；最后对于某些因生产工艺和环境条件等原因造成的不能或不宜由人进行控制的场合，可以实现过程控制等方式。直流调速系统的设计要完成开环调速、单闭环调速和双闭环调速等过程，需要观察比较多的测点，而且需要计算的参数较多，所以在设计过程中使用了MATLAB中的

6、Simulink工具箱来进行辅助设计，由于它可以构建被控制系统的动态模型，直接观察各观测点的波形，因此调速系统性能的完善可以通过反复修改动态模型来完成，而不必对实物进行拆装和调试。MATLAB中的建立模型、仿真工具Simulink具有模块组合方便、直观性能分析等优点，可以缩短产品的设计开发过程，也给教学环节提供了试验的平台。本次设计首先根据设计要求确定调速方案和主电路的结构型式，主电路和闭环系统一旦确定以后，重在对电路元件的参数计算和器件的选择，包括整流元件、整流变压器、平波电抗器、控制单元的和保护电路，以及对电流调节器和速度调节器的参数计算。然后对抗扰问题进行分析，针对不同的

7、干扰给出具体的抗扰措施。最后对转速、电流双闭环调速系统进行仿真和研究。67内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第一章绪论1.1电力拖动的基本概述现代工业生产中，大多数生产机械都采用电力拖动。随着生产科学技术的发展，电力拖动及其自动化得到不断的发展。电力拖动系统为电气与机械综合的系统。它由电动机及其供电电源、传动机构、执行机构、电气控制装置四部分组成。电动机及其供电电源的作用是把电能转换成机械能；传动机构的作用是把机械能转化成所需要的运动形式并进行传递与分配；执行机构是完成生产工艺任务的；电气控制