《电力拖动自动控制系统》课程设计-V-M双闭环直流可逆调速系统建模与仿真

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1、武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书目录:摘要21设计任务及要求31.1设计任务31.2设计要求32V-M双闭环调速系统的设计53系统主电路的设计83.1电气原理图及说明83.2平波电抗器的选择93.3变压器的选择93.4晶闸管的选择103.5保护电路的设计104电流调节器的设计114.1电流环结构框图114.2电流环参数的计算124.2.1时间常数的计算124.2.2电流调节器结构的选择134.2.3电流调节器参数的计算144.2.4校验近似条件144.2.5计算调节器电阻和电容145转速调节器的设计165.1转速环结构框图165.2转速环参数的计

2、算175.2.1时间常数的计算175.2.2转速调节器结构的选择175.2.3转速调节器参数的计算185.2.4检验近似条件185.2.5计算调节器电阻和电容195.2.6校核转速超调量206电流环和转速环的仿真216.1电流环的仿真216.1.1电流环的仿真模型216.1.2电流环的仿真结果226.2转速环的仿真236.2.1转速环的仿真模型236.2.2转速环的仿真结果247控制及驱动电路设计258电气原理总图269总结27参考文献2828武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书摘要转速、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。

3、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。关键词：直流双闭环

4、调速系统电流调节器转速调节器28武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书1设计任务及要求1.1设计任务设计V-M双闭环直流可逆调速系统1)技术数据：直流电动机：PN=55KW,UN=220V,IN=287A,nN=1500r/min,Ra=0.1Ω最大允许电流Idbl=1.5IN,三相全控整流装置：Ks=30,电枢回路总电阻R=0.15Ω，电动势系数：系统主电路：Tm=0.12s，Tl=0.012s滤波时间常数：Toi=0.002s,Ton=0.012s,其他参数：Unm*=8V,Uim*=8V,Ucm=8Vσi≤5%,σn≤10%2)技术指标:(1)该

5、调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，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)系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续1.2设计要求(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)根据双闭环直流调速系统原理图,分析转速调节器和电流调节器的作用。(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。28武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书(4)绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(

6、5)整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书28武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书2V-M双闭环调速系统的设计改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。尽管电枢反接需要较大容量的晶闸管装置，但是它反向过程快，由于晶闸管的单向导电性，需要可逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路，电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电；反转时，由反组晶闸管装置VR供电。如图2-1所示两组晶闸管分别由两套触发装置控制，可以做到互不干扰，都能灵活地控制电动机的可逆运行，所以本设计采用两组晶闸管反并联的方式。并且采用三相桥式整流。虽然两组晶闸管反并联的

7、可逆V-M系统解决了电动机的正、反转运行的问题，但是两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，，称作环流，一般地说，这样的环流对负载无益，只会加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率。环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。为了防止产生直流平均环流，应该在正组处于整流状态、Udof为正时，强迫让反组处于逆变状态、使Udor为负，且幅值与Udof相等，使逆变电压Udor把整流电压Udof顶住，则直流平均环流为零。于是又由于其中，分别为VF和VR的控制角。由于两组晶闸管装置相同，两组的最大输出电压是一样的，因此，当直流平

8、均环流为零