单闭环直流调速系统 课程设计.doc

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1、综合课程设计说明书题目：单闭环直流调速系统的设计与Matlab仿真（一）学院：机电与汽车工程学院专业班级：电气工程与自动化专业（1）班：学号：07240113指导教师：目录第一章概述·······································2第二章调速控制系统的性能指标·····················32.1直流电动机工作原理·······················42.2电动机调速指标···························42.3直流电动机的调速·························52.4直流电机的机械特性····

2、···················5第一章单闭环直流电动机系统·······················63.1V-M系统简介······························63.2闭环调速系统的组成及静特性···············73.3反馈控制规律·····························83.4主要部件·································93.5稳定条件································113.6稳态抗扰误差分析························12第一章单闭环

3、直流调速系统的设计及仿真············144.1参数设计································144.2参数计算及MATLAB仿真···················15第二章总结·······································24参考文献第一章概述电动机是用来拖动某种生产机械的动力设备，所以需要根据工艺要求调节其转速，而用于完成这项功能的自动控制系统就被为调速系统。目前调速系统分为交流调速和直流调速系统，由于直流调速系统的调速围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，因此在相当长的时间，高性能的调速系统几乎

4、都采用直流调速系统，但近年来，随着电子工业与技术的发展，高性能的交流调速系统也日趋广泛。单闭环直流电机调速系统在现代生活中的应用越来越广泛，其良好的调速性能及低廉的价格越来越被大众接受。单闭环直流电机调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、电动机-发动机、闭环控制系统等组成，我们可以通过改变晶闸管的控制角来调节转速，本文就单闭环直流调速系统的设计及仿真做以下介绍。第二章调速控制系统的性能指标2.1直流电动机工作原理一、直流电机的构成(1)定子：主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置；(2)转子：电枢铁芯、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴；(3)气隙二、直流电机的励磁方式按励磁方式的

5、不同，直流电机可分为他励、并励、串励和复励电动机四种。直流电动机中，在电磁转矩的作用下，电机拖动生产机械沿着与电磁转矩相同的生产方向旋转时，电机向负载输出机械功率。2.2电动机调速指标稳态指标：主要是要求系统能在最高和最低转速进行平滑调节，并且在不同转速下工作时能稳定运行，而且在某一转速下稳定运行时，尽量少受负载变化及电源电压波动的影响。因此它的指标就是调速系统的调速围和静差率。动态性能指标:主要是平稳性和抗干扰能力。（1）调速围：生产机械在额定负载时要求电动机提供的最高转速Nmax与最低转速Nmin之比称为调速围，用D表示。即D=（1）静差率：调速系统在某一转速下稳定运行时，负载

6、由理想空载增加到规定负载时，所对应的转速降落与理想转速n0之比，用s表示，即s=100%=100%（2）调速方向:指调速后转速比原来的高还是低，有上调和下调之分。（3）调速的平滑性：它由一定调速围能得到的转速级数来说明。调速可分为有级调速和无级调速。2.3直流电动机的调速本文以他励直流电动机为例来说明直流电机的调速，他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的直流电源供电，在励磁电压的作用下，励磁绕组过励磁电流，从而产生磁通。在电枢电压的作用下，电枢绕组过电枢电流。他励直流电动机的转速公式：n==式中U为他励电动机的电枢电压；I为电枢电流；E为电枢电动势；R为电枢回路的总电阻；n

7、为电机的转速；为励磁磁通；为由电机结构决定的电动势系数。他励电机的调速方式有三种：电枢回路串电阻的变电阻调速、改变电枢电压的变电压调速、减小气隙磁通量的弱磁调速。在实际应用中，我们通常采用变电压调速。2.4直流电机的机械特性他励直流电动机中转速和转矩之间的关系为n=式中为电动机的理想空载转速，其值为是机械特性的斜率，是转速差。他励直流电机的固有特性曲线如图所示：第三章单闭环直流电动机系统3.1Ｖ－Ｍ系统简介　晶闸管－电动机调速系统（简称V-M系统），其简单原理图如下：