晶闸管双闭环直流调速系统设计.

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1、电力拖动自动控制系统课程设计报告班级：自动1102姓名：张晨学号：111401217指导老师：谢勇扬州大学信息工程学院自动化专业部2014年12月29日至2015年1月4日26目录一课程设计目的和意义（）二技术指标和设计要求（）2.1.技术数据2.2.设计要求三系统方案选择（）四电路的设计（）4.1.主电路设计（）4.2.触发电路设计（）4.3.调节器参数设计（）4.4.保护电路设计（）五系统电路图及电路工作原理（）六系统仿真模型（）6.1.双闭环直流调速系统仿真电路图（）6.2.断开速度环后系统的仿真波形

2、（）七心得体会（）八参考书目（）26一课程设计目的和意义1.熟悉自动控制系统设计的一般原则、设计内容以及设计程序的要求，掌握工程设计的方法。2.掌握自动控制系统的计算机仿真技术3．学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据4．通过对系统的设计、仿真调试,培养独立工作能力、分析问题解决问题的能力。5.培养编制技术总结报告的能力。二技术指标和设计要求2.1.技术数据直流电动机额定参数为：Unom=220V,Inom=100A,Nnom=1470r/min,Ra=0.26Ω，=16N.m2,λ=1.5，

3、励磁电压Uf=220V，励磁电流If=1.5A。给定电压最大值为10V。晶闸管整流装置：Ks=30。系统主电路。2.2.技术要求1．该调速系统能进行平滑的速度调节，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．系统静特性良好，无静差（静差率s≤0.03）3．动态性能指标：空载起动到额定转速时转速超调量δn＜10%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤8-10%4．系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续5．调速系统中设置有过电压、过电流等保护6.分析当速度环断开后系统工

4、作情况2.3.设计内容1．根据题目的技术要求，确定调速系统方案，画出系统组成的原理框图。262．调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）3．动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求4．分析当速度环断开后系统工作情况5．对设计的系统进行计算机仿真6.整理设计数据资料，撰写课程设计报告。三系统方案选择在直流电机调速中主要有单闭环、双闭环的两种方案，单闭环

5、结构简单，它采用转速负反馈和PI调节器可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。是因为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。根据带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程，起动电流达到最大值后，受电流负反馈的作用降低下来，电

6、机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。理想起动过程的起动电流呈方形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要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。所以起动过程，采用电流负反馈，而在稳态运行时只采用转速负反馈，这就是转速、电流双闭环系统。26为了实现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，分别调节转速

7、和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接，这样构成的双闭环直流调速系统比单闭环系统有更好的动静态性能。由于本课题既要求系统稳态无静态，又有较高的动态性能指标，因而选用双闭环调速系统。转速、电流双闭环直流调速系统的方框图如图1所示。图1转速、电流双闭环直流调速系统TA---电流互感器ACR---电流调节器TG---测速发电机ASR---转速调节器UPE---电力电子变换器Un*---转速给定电压Un---转速反馈电压Ui*---电流给定电压Ui---电流反馈电压四电路的设计双

8、闭环调速系统的动态结构框图如图2所示。在双闭环系统中，按照设计多环控制系统原则（先内环后外环），应该首先设计电流调节器，然后把整个电流内环看作是转速调节器中的一个环节，再设计转速调节器。在设计的过程中需对电流环和转速环进行近似处理和结构化简，从而确定调节器的结构，以利于后续的模拟电路设计和参数计算。26图2双闭环调速系统的动态结构框图4.1、主电路设计4.1.1设计思路本设计中直流电动机由单独的可调整流装置供电，