带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真.doc

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1、课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：自动化学院题目:带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真初始条件：1．技术数据直流电动机：PN=3KW,UN=220V,IN=17.5A,nN=1500r/min,Ra=1.25Ω堵转电流Idbl=2IN,截止电流Idcr=1.5IN，GD2=3.53N.m2三相全控整流装置：Ks=40,Rrec=1.3Ω平波电抗器：RL=0.3Ω电枢回路总电阻R=2.85Ω，总电感L=200mH,2．技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤2%,调速范围D≥10）动态指标：系统稳定要求完成的主要任务:1．技术要求：(1)该调速系统能进行平

2、滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2)根据指标要求进行动态校正，选择调节器的参数，并确定电流截止负反馈环节的相关参数，(3)系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续2．设计内容：(1)根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2)根据带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统原理图,分析转速调节器和电流截止负反馈的作用,(3)通过对调节器参数设计,得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。(4)绘制带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统

3、的电气原理总图（要求计算机绘图）(5)整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书时间安排：课程设计时间为一周半，共分为三个阶段：（1）复习有关知识，查阅有关资料，确定设计方案。约占总时间的20%（2）根据技术指标及技术要求，完成设计计算。约占总时间的40%（3）完成设计和文档整理。约占总时间的40%指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1主电路设计11.1变压器的参数计算与设计11.2主电路结构选择11.3晶闸管元件参数的计算21.4平波电抗器参数的设计与计算21.5保护电路的设计22带电流截止负反馈的闭环直流调速系统控制电路32.1闭环调速控制系统32.

4、2带电流截止负反馈闭环控制系统32.3调节器设定73参数计算与仿真83.1基本参数计算83.2电流截止负反馈环节参数计算与设计93.3调节器的参数设计103.4系统建模与仿真124总电气图195心得体会20参考文献21摘要带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的在对调速精度要求不高的，大功率容量的电机中的应用是非常广泛的，它具有控制简单方便，调速性能较好，设备成本低等的优点。 本次设计是基于对组成调速系统的两个主要部分：主电路，包括主回路方案的确定、元器件的参数计算和选型、触发电路和保护环节；控制电路，包括转速负反馈环节的参数计算、电流截止负反馈环节的参数计算，电流检测环节和调节器的设

5、计的分析、参数计算和设计，并且用仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。关键词：直流电机电流截止负反馈主电路控制电路武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真1主电路设计1.1变压器的参数计算与设计变压器副边电压采用如下公式进行计算：已知，取，，，，，，,,则因此变压器的变比近似为：一次侧和二次侧电流I1和I2的计算I1=1.05×287×0.861/3.45=75AI2=0.861×287=247A变压器容量的计算S1=m1U1I1=3×380×75=85.5kVAS2=m2U2I2=3×110×247=81.5kVA

6、S=0.5×(S1+S2)=0.5×(85.5+81.5)=83.5kVA因此整流变压器的参数为：变比K=3.45，容量S=83.5kVA1.2主电路结构选择本设计采用桥式整流电路，其主要特点如下：输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，电源变压器充分利用，效率高。21武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书1.3晶闸管元件参数的计算晶闸管的额定电压通常选取断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的标值作为该器件的额定电压。考虑到一定的裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍，据有效值相等的原则，晶闸管的额定电流一般选取其通态平均电流的1

7、.5～2倍。在三相桥式全控整流电路中，带纯阻性负载时，晶闸管两端承受的最小峰值为，带反电动势负载时，变压器二次侧电流有效值I2是其输出直流电流有效值Id的一半，而对于桥式整流电路，晶闸管的通态平均电流IVT=I，则在本设计中晶闸管的额定电流IVT(AV)=523-698A，晶闸管的额定电压UN=311-466V。1.4平波电抗器参数的设计与计算在V-M系统中，脉动电流会增加电机的发热，同时也产生脉动转矩，对机械产生不利，为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施