双闭环直流调速系统的设计

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1、《电力拖动与运动控制系统》姓名：学号：22091635专业：自动化09-3专题：双闭环直流调速系统的设计指导教师：设计地点：电工电子实验中心2012年4月课程设计任务书专业年级自动化09-3学号22091635学生姓名任务下达日期：2012年4月5日设计日期：2012年4月5日至2012年4月20日设计专题题目：双闭环直流调速系统的设计设计主要内容和要求：直流调速系统凭借其优良的调速性能在现场中得到了广泛使用，虽然交流电机得到了越来越多的使用，但直流调速系统的理论完全适用于交流电机调速系统的设计。针对附录中提供的直流电机参数，进行直流电机调速系统的设计。要求该直流调速系统调速范围宽、起制

2、动性能好、可四象限运行，具体设计内容如下。1.根据直流调速系统的要求，制定系统总体方案，主要包括如下方面：(1)对现有的直流调速产品进行调查，并运行所学知识加以分析。要求必须给出一种具有代表性的直流调速产品，并给出系统控制框图；(2)给出本设计中拟采用的主电路拓扑结构，并给出选择依据；(3)采用数字处理器作为控制器，对目前调速系统中采用的数字处理器进行调查，并选择一款用于本系统的数字处理器。2.直流调速系统的主电路设计，针对总体方案中选定的主电路拓扑结构，并结合附录中提供的直流电机参数进行如下设计：(1)功率器件的选型，要求给出依据；(2)针对所选择的功率器件，给出其触发或驱动电路的原理

3、图，并对驱动电路的原理简要说明；(3)根据系统控制要求，选择相应的电压、电流和温度等传感器，要求给出具体型号；(4)要求在主回路设计中需给出相应的保护电路。3.直流调速系统的控制理论(1)给出双闭环直流调速系统的动态结构框图；(2)根据直流电动机和主回路参数，确定动态结构框图的具体参数；(3)运用工程化设计方法对直流调速系统的调节器进行参数设计，要求必须给出限幅的具体参数及依据；(4)根据设计的PI调节器参数，要求给出带有内外限幅的PI调节器的模拟量电路图；(5)给出直流调速系统的完整结构框图。4.双闭环直流调速系统的Matlab仿真(1)根据上述双闭环直流调速系统的动态结构框图，建立M

4、atlab仿真模型，并对调节器参数设计的合理性进行验证；(2)运用Matlab/Simulink下的电机模型，建立基于电机模型的仿真模型，并对调节器的参数作出调整。5.数字控制器的设计(1)硬件设计：根据所选数字处理器，进行相应硬件电路的设计，要求包括PWM输出、AD采样及信号处理电路、编码器接口等；(2)软件设计：给出双闭环直流调速系统的整体控制流程图，并给出增量式PI调节器、数字测速的程序流程框图。指导教师签字：日期：摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。常用的

5、电机调速系统有转速闭环控制系统和电流闭环控制系统，二者都可以在一定程度上克服开环系统造成的电动机静差率，但是不够理想。实际设计中常采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。本文是按照工程设计的方法来设计转速和电流调节器的。使电动机满足所要求的静态和动态性能指标。电流环应以跟随性能为主，即应选用典型Ⅰ型系统，而转速环以抗扰性能为主，即应选用典型Ⅱ型系统为主。最后，用MATLAB仿真软件搭建了仿真模型，对调速系统进行了仿真研究通过对直流电动机双闭环调速系统动态特性的研究与仿真，可以清楚地看到，直

6、流电动机双闭环调速系统具有较好的动态性能，可以在给定调速范围内，实现无静差平滑调速，这为直流电动机调速系统的硬件实验提供了理论依据。关键词：直流双闭环调速系统电流调节器转速调节器目录第一章设计目的、意义和要求11.2设计题目21.2.2控制要求31.2.3压延机设计要求与技术指标3第二章直流调速系统的调速原理及性能指标42.1直流调速系统的调速原理42.2直流调速系统的性能指标:52.2.1静态性能指标62.2.2动态性能指标62.3电流、转速双闭环直流调速系统的理论分析72.3.1双闭环调速的工作过程和原理72.3.2转速、电流双闭环直流调速系统的组成82.3.3转速、电流双闭环直流调

7、速系统的稳态结构框图和静特性92.3.4双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析112.4动态抗干扰性能分析122.4.1抗负载扰动132.4.2抗电网电压扰动13第三章主电路方案设计143.1整体设计143.2晶闸管——电动机主电路的设计143.2.1选取主电路设计方案：143.2.整流变压器的设计163.2.1变压器二次侧电压U2的计算163.2.2一次、二次相电流的计算173.2.3变压器容量的计算173.3锯齿波同步移相触