转速、电流双闭环不可逆直流调速系统的设计与仿真

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1、转速、电流双闭环不可逆直流调速系统的设计与仿真《运动控制系统》大作业转速、电流双闭环不可逆V-M直流调速系统的设计与仿真学院：电子信息与电气工程学院专业班级：学生姓名：学生学号：指导教师姓名:目录课程设计任务书1第一章直流双闭环调速系统原理21.1系统的组成21.2系统的原理图.3笫二章主电路元部件及参数计算42.1整流变压器容量计算42.1.1次级电压...41.1.1次级电流12和变压器容量51.2晶闸管的电流及电压定额计算61.2.1晶闸管额定电压UTN61.2.2晶闸管额定电流IN61.3平波电抗器电感量计算61.4

2、保护电路的计算71.4.1过电压保护...71.4.2过电流保护.10第三章转速、电流双闭环直流调速器的设计11电流调节器11时间常数的确定12电流调节器结构的选择12电流调节器的参数计算13近似条件校验13电流调节器的实现143.2转速调节器143.2.1时间常数的确定143.2.2转速调节器结构的选择143.2.3转速调节器的参数计算153.2.4近似条件校验153.2.5转速调节器的实现163.2.1校核转速超调量16笫四系统仿真17心得体会21参考文献22课程设计任务书晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相

3、桥式电路，基本数据为：他励直流电动机220V,136A,1460r/min;时间常数Toi=0.002s,Ton=0.01s;电枢I叫路总电阻R=0.5Q;电动机电势系数Ce0.133v.minr触发整流环放大倍数KS=40;晶闸管装宜TS=0.00167s调节器输入输出电压UNM*=UIM*=UNM=10V;电流过载倍数九=1.5；1第一章直流双闭环调速系统原理1.1系统的组成转速、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。采用PI调节的单个转速闭环调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是

4、对系统的动态性能要求较高的系统，单闭环系统就难以满足需要了。为了实现在允许条件下的最快启动，关键是耍获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基木不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。所以，我们希望达到的控制：启动过程只有电流负反馈，没有转速负反馈；达到稳态转速后只有转速负反馈，不让电流负反馈发挥作用。故而釆用转速和电流两个调节器来组成系统。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可以在系统屮设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈

5、。二者之间实行嵌套（或称串级）联接，如图1・1所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再把电流调节器的输!11去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速换在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。图转速、电流双闭环直流调速系统21.2系统的原理图为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器，这样组成的直流双闭环调速系统原理图如图1・2所示。图屮ASR为转速调节器，ACR为电流调节器，TG表示测速发电机，TA表示电流互感器，UPE是电力电子变换器。图中标出

6、了两个调节器出入输出电压的实际极性，它们是按照电力电了变换器的了控制电压UC为正电压的情况标出的，并考虑到运算放人器的倒相作用。图中还标出了两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。图1・2双闭环直流调速系统电路原理图第二章主电路元部件及参数计算2.1整流变压器容量计算2.1.1次级电压U2在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流供电电压与电网电压往往不一致；此外，为了尽量减小电网与晶闸管装置的相互干扰，要求它们相

7、互隔离，故通常要配用整流变压器，这里选项用的变压器的一次侧绕组采用△联接，二次侧绕组采用Y联接。S为整流变压器的总容量，S为变压器一次侧的容量，U1为一次侧电压，11为一次侧电流，S2为变压器二次侧的容量，U2为二次侧电压，12为二次侧的电流，ml、m2为相数，以下就是各最的推导和计算过程。为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载耍求的额定电压确定Z后，晶闸管交流侧的电压U2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压U2。影响U2值的因素有：3.1.1U2值的人小首先要保证满足负载所需求的最人直流

8、值Ud3.1.2晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用UT表示3.1.3变压器漏抗的存在会产生换相压降3.1.4平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降3.1.5电枢电阻的压降综合以上因索得到的U2精确表达式为：UN[1ra(U2Idmaxl)]