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1、目录目录1第一章直流调速系统设计及仿真11综述12系统方案的选择和总体结构22.1调速方案的选择22.1.1系统控制对象的确定22.1.2电动机供电方案的选择32.2总体结构设计33主电路设计与参数计算43.1整流变压器的设计54双闭环的动态设计和校验115控制电路的设计135.1给定环节的选择135.2控制电路的直流电源135.3反馈电路参数的选择与计算136系统MATLAB仿真156.1系统的建模与参数设置156.2系统仿真结果的输出及分析15第二篇转速开环恒压频比控制交流电机调速系统建模与仿真18第七章转速开环恒压频比控制基本原理及方案18参考文献34第一章直流调速
2、系统设计及仿真1综述我们的生产和生活离不开直流电机，由于对其的需要,促进了直流电机的发展,但其发展较为缓慢,而且出现过起伏。如二次世界大战前夕,以及六十年代中期,出现了以交流电机取代直流电机的趋势,认为直流电机无发展前途,个别学者甚至认为将被淘汰。进入七十年代,直流电机,特别是直流电动机出现了从未有的迅速发展,如直流电动机的需要量在整个旋转电机总产量中所占的比例增长了两倍,其生产量增加了一倍。近年来,随着电子技术和自动控制技术的发展,工业自动化要求宽调速、反应灵敏的驱动装备,对此,直流电动机具有“得天独厚”的优越性,如它具有优良的调速性能、较大的过载能力和快速起动等特点,
3、因此,自动控制的发展为直流电动机的应用创造了更加有利的条件。六十年代后期,可控硅整流装置的出现和迅速的发展,直流电动机日益应用可控硅整流器作为直流电源,从而扩大了直流电动机的使用范围。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术
4、的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由集成电路实现，系统中有速度调节器、电流调节器、触发器和电流自适应调节器等。本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由集成电路实现，系统中有速度调节器、电流调节器、触发器和电流自适应调节器等。关键词：单片机双闭环直流调速系统2系统方案的选择和总体结构2.1调速方案的选择2.1.1系统控制对象的确定本
5、次设计选用的电动机型号Z2-51型，额定功率4.2KW，额定电压230V，额定电流18.25A,额定转速1450r/min,励磁电压220V,运转方式连续。其具体参数如下表1所示：表1Z2-51型电动机具体参数电动机型号PN(KW)UN(V)IN(A)NN(r/min)Ra(Ω)GDa2（Nm2）P极对数Z2-514.223018.2514501.23.431由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路供电方案。电动机额定电压为230V，为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低。2.1.2电动机供电方案的选择本设计主电路采用晶闸管三相全控桥
6、整流电路供电方案，控制电路由集成电路实现，系统中有速度调节器、电流调节器、触发器、锁零单元和电流自适应调节器等。2.2总体结构设计若采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统虽然可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差，不过当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，单闭环系统难以满足要求，因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩，在单闭环调速系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只是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，当电流从最大值降低下来以后，电机转
7、矩也随之减少，因而加速过程必然拖长。若采用双闭环调速系统，则可以近似在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大电流（转矩）受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。采用转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负反馈
