直流调速系统设计 课程设计

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1、15摘要本文介绍了直流调速系统的设计方法，采用的是单闭环控制，而且为速度环。系统采用了LM324实现比例积分作用，完成相应的运算，采用LM331、测速发电机和光电编码器完成系统的反馈与检测环节。对系统的动态和静态的特性有比较好的优化，兼顾了跟随与抗扰特性。电路简单，易于连接、操控。系统主要由主电路与控制电路构成，主电路又由开关，交流接触器，晶闸管整流电路，压敏保护电路，阻容吸收保护电路等构成。控制电路有主要由运算放大器构成，采用较普遍的改变直流电动机电枢电压和改变励磁电流的方法进行调速。压敏电阻、阻容保护电路的应用对电路起到了较好的保护，先进的三相桥式全控整流电路供电稳定可靠，对系统

2、的性能起到了一定的促进作用。关键词：直流调速，控制，主电路1515目录绪论41直流调速系统总体方案的选择51.1拖动方案的确定51.1.1系统技术性能指标51.1.2直流调速方案的确定61.1.3电力拖动方案及供电方案的确定和电动机的选择71.1.3.1晶闸管变流装置主电路接线方式选择71.1.3.2电动机的选择91.2主电路器件的选择与计算91.2.1整流元件额定电压91.2.2整流元件额定电流92主电路保护环节的设计102.1过电压保护102.1.1压敏电阻保护102.1.1阻容保护103调速系统单元123.1检测环节123.1.1光电编码器123.1.2光电编码器的应用电路12

3、3.2给定环节143.3调节器参数、结构143.3.1比例积分调节器143.3.2系统结构图153.3.3调速系统元件参数表164总结16附录181515绪论一性质和目的课程设计在学习过程中是非常的实践性环节。可以锻炼我们运用想关专业理论和方法处理实际问题的能力，帮助我们增强全局工程意识，逐步树立起现代工程设计概念。深化对课程基础知识和理论的理解和掌握，学会系统地运用所学知识理论，独立分析和解决工程技术问题的能力；在理论计算、制图、运用标准以及应用计算机等方面提高自己，使逐步树立正确的设计思想；加强理论与实际想结合，以科学严谨、实事求是的态度对待工程设计。二课程设计的任务了解和学会三

4、相桥式全控整流电路的原理与实现过程。系统各主要电路保护环节的设计。系统的动态工程设计，包括调节器的结构和参数选择。系统性能指标的计算。了解熔断器，以及熔断器的作用。压敏电阻在电路中的作用，以及各个器件的性能、参数以及选件原则。15151直流调速系统总体方案的选择1.1拖动方案的确定1.1.1系统技术性能指标稳态性能指标：（1）调速范围生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。用字母表示，即（1.1）其中和一般都指电机额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，例如机密磨床，也可以用实际负载时的转速。（2）静差率当系统在某一转速下运行时，负载有理想增加到额定值所对应的转

5、速降落与理想空载转速之比，称作静差率，即（1.2）或用百分数表示显然，静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。动态性能指标：（1）上升时间在典型阶跃响应跟随过程中，输出量葱岭起第一次上升到稳态值所经过的时间称为上升时间，它表示动态响应的快速性。（2）调节时间调节时间又称过度过程时间，它衡量系统整个调节过程的快慢。原则上它应该是从给定量阶跃变化起到输出量完全稳定下来为止的时间，对于线性控制系统来说，理论上要到才真正稳定，但是实际系统由于存在非线性等因素并不是这样。因此，一般在阶跃响应曲线的稳态值附近，取（或）的

6、范围作为允许误差带，以响应曲线达到并不再超出该误差带所需的最短时间，定义为调节时间。（3）超调量在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量超出稳态值的最大偏差量与稳态值之比，用百分数表示，叫做超调量，1515（1.3）超调量反映系统的相对稳定性。超调量越小，相对稳定性越好，即动态响应比较平稳。抗扰性能指标：（1）动态降落系统稳定运行时，突加一个约定的标准的负扰动量，在过度过程中所引起的输出量最大降落值叫做动态降落，用输出量原稳态值的百分数来表示。输出量在动态降落后逐渐恢复，达到新的稳态值，是该系统在该扰动作用下的稳态降落。动态降落一般都大于稳态降落。调速系统突加额定负载扰动时的动态降落称作运

7、态速降。（2）恢复时间从阶跃扰动作用开始，到输出量基本恢复稳态，距新稳态值之差进入某基准量的（或）范围之内所需的时间，定义为恢复时间，其中称为抗扰指标中输出量的基准值，视具体情况而定。1.1.2直流调速方案的确定（1）调节电枢电压直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机调速系统最早采用恒定直流电压给直流电动机供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行、设备制造方便、价格低廉；但缺点是效率低、机械特性软，不能得到较宽和平滑的调速性能