课程设计--运控系统设计

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1、武汉理工大学课程设计摘要双闭环直流调速系统是由电流和转速两个调节器进行综合调节，可获得良好的静、动态性能（两个调节器均采用PI调节器），由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。本调速系统设计的主回路由正桥及反桥反向并联组成，并通过逻辑控制来控制正桥和反桥的工作与关闭，并保证在同一时刻只有一组处于整流状态,另一组桥路处于逆变状态，这样就有环流产生。由于存在环流回路,主回路需要再设置平衡电抗器，但为了限制整流电压幅值的脉动和尽量使整流电

2、流连续，仍然保留了平波电抗器。利用Matlab软件对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。关键词：直流调速系统电流调节器转速调节器双闭环有环流可逆系统主电路保护电路触发电路15武汉理工大学课程设计目录摘要11、系统设计思路32、转速调节器ASR和

3、转速反馈电路的设计52.1转速调节器和反馈电路的设计52.2参数的计算63、电流调节器ACR和电流反馈电路的设计73.1电流调节器和反馈电路的设计73.2参数的计算84、闭环有环流可逆直流调速系统的控制94.1主电路及其保护电路的设计94.1.1主电路框图94.1.2保护电路设计94.2α=β配合控制的有环流可逆调速系统104.2.1实现α=β配合控制104.2.2α=β配合控制中的瞬时脉动环流及其抑制115、触发装置的设计126、闭环有环流可逆调速系统原理137、总结14参考文献15附录、总电路图1615武汉

4、理工大学课程设计1、系统设计思路主电路两组三相桥式晶闸管装置反并联的可逆线路，控制电路采用典型的转速、电流双闭环，转速调节器ASR和电流调节器ACR都设置了双向输出限幅，以限制最大制动电流和最小控制角αmin与最小逆变角βmin。根据可逆系统正反向运行的需要，给定电压Un，电流反馈电压Ui都应该能反映正和负的极性。图1α＝β配合控制的直流双闭环有环流可逆调速系统原理框图由于主电路电感的作用，电流不可能突变，为了实现在允许条件下的最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用

5、某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。问题是，应该在启动过程只有电流负反馈，没有转速负反馈，在达到稳定转速后，又希望只要转速负反馈，不在让电流负反馈发挥作用。为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器。分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节电流和转速，两者之间实行串级连接。把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称做内环；转速环在外边，称做外环。为了获得良好的静、动

6、态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。15武汉理工大学课程设计由于晶闸管的单向导电性，对于需要电流反向的直流电动机可逆调速系统，必须使用两组晶闸管整流装置反并联线路来实现可逆调速。两组晶闸管分别由两套触发装置控制，都能灵活的控制电动机的启动、制动和升、降速。在可逆调速系统中，正转运行时可利用反组晶闸管实现回馈制动，反转运行时同样可以利用正组晶闸管实现回馈制动。α＝β配合控制系统的移相时，如果一组晶闸管装置处于整流状态，另一组便处于逆变状态，这是指触发延迟角的工作状态而言。实际上，这时逆变组除环流外并

7、未流过负载电流，也就没有电能回馈电网，确切的说，它只是处于“待逆变状态”，表示该组晶闸管装置是在逆变角的控制下等待工作。只是在制动时，当发出信号改变触发延迟角后，同时降低了Udof和Udor的幅值，一旦电动机反电动势E>

8、Udor

9、=

10、Udof

11、，整流组电流将被截止，逆变组才真正投入逆变工作，使电动机产生回馈制动，将电能通过逆变组回馈电网。同样，当逆变组工作时，另一组也是在等待整流，可称做处于“待整流状态”。所以，在α＝β配合控制下，负载电流可以迅速地从正向到反向（或从反向到正向）平滑过渡，在任何时候，实际上只

12、有一组晶闸管装置在工作，另一组则处于等待工作的状态。15武汉理工大学课程设计2、转速调节器ASR和转速反馈电路的设计将反映转速变化的电压信号Un作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压Un*相比较经放大后，得到电流给定电压Ui*，用作电流调节器ACR的给定电压。这就构成了速度调节器ASR。电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决