双闭环直流调速系统毕业设计答辩课件.ppt

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1、基于V-M的双闭环直流运动控制系统设计及校正学院：机械与材料学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：黄觉鸿指导教师：曾孟雄Contents研究背景及意义1设计方案2设计过程3设计结果与分析4对于生产机械：要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。1、研究背景及意义直流调速系统：调速范围广、静差率小、稳定性好、具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。双闭环直流调速系统：是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。社会化大生产的不断发展：电

2、力传动装置在现代化工业生产中的得到广泛应用，对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，这就需要越来越多的生产机械能够实现制动调速。2、设计方案分析设计任务和要求系统总体结构设计系统各环节设计建立系统数学模型系统稳定性分析完成设计报告是否3.1分析设计任务和要求调速范围D=10，静差率s=5%3、设计过程设计任务：基于V-M的双闭环直流运动控制系统设计及校正分析：V-M系统为晶闸管—电动机调速系统的简称，这种拖动装置的直流电源是利用晶闸管整流器的直流电压向提升电动机供电；双闭环是指转速、电流负反馈。设计要求：分析：调速范围D是指在额定负载下，电动机的最高转速与最低转速之比

3、。静差率S是指电动机在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定负载时所产生的转速降与理想空载转速之比。两者都是调速系统的调速性能稳态指标，衡量调速性能好坏的标准，也是直流调速系统设计和实际运行中考核的主要指标。3.2系统总体结构设计为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，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，转速、电流双闭环直流调速系统如下图所示ASR—转速调节器ACR—电流调节器TG—转速测量装置TA—电流互感器UPE—电力电子变换器3.2系统总体结构设计（续）转速调节器的输出限幅电压为Uim*，它决定了电流调节器给定电压的最大值电

4、流调节器的输出限幅电压是Uctm，它限制了晶闸管整流装置输出电压最大值为了获得良好的静、动态性能，双闭环调速系统的两个调节器都采用PI调节器，图中两个调节器的输出都是带限幅的，LM表示限幅器。双闭环直流调速系统原理图为了进一步设计，必须先绘出它的稳态结构图。可很方便地根据原理图画出，如图所示α—转速反馈系数β—电流反馈系数下面就讨论设计各环节，包括结构、传递函数、参数计算等。进行仿真模拟。3.3变压器二次侧电压U2整流电路形式三相桥式平均失控时间Ts=1.67ms主变压器接法Δ/Y接法过低，无法保证输出额定电压过高，又会造成控制角α加大，功率因数变坏，整流元件的耐压

5、升高，增加了装置的成本在要求不高的场合或近似估算时，可用以下公式近似计算A—理想情况下，α=0°时整流电压Ud0与二次侧电压U2之比；B—控制角为α时，输出电压Ud和Ud0之比；ε—电网波动系数，通常取ε=0.9；1～1.2—考虑各种因素的安全系数。变流变压器的计算参数由查表得：A=2.34；α角考虑30°裕量3.3变压器（续）变压器的变压比为二次侧电流的有效值一次侧电流有效值变压器一次侧容量S1、二次侧容量S2、变流变压器的平均容量S由公式计算式中：m1、m2为一次侧、二次侧绕组的相数，对不同接线方式可由表查得：m1=3，m2=3设计时留取一定的裕量，可以取容量为

6、18KVA的整流变压器3.4晶闸管一、晶闸管额定电压UTm—晶闸管实际承受的最大峰值电压；(2～3)—安全裕量；UTN—晶闸管的额定电压。二、晶闸管额定电流原则是必须使晶闸管允许通过的额定电流有效值ITN大于实际流过晶闸管电流最大有效值IT3.5晶闸管触发电路和整流装置（UPE）近似条件：晶闸管触发和整流装置是一个纯滞后环节，其滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时间引起的。通过输入阶跃信号1（t），得到晶闸管触发与整流装置的输入输出关系式：Ud0=KsUc*1(t-Ts)经过拉式变换得到传递函数：按泰勒级数展开后考虑到Ts很小，依据工程近似处理的原则，可忽略高次项，吧

7、整流装置近似看作一阶惯性环节，其传递函数为数学模型：3.5晶闸管触发电路和整流装置（续）确定放大系数晶闸管触发电路和整流电路涉及到电子器件的特性，它实际上是非线性的，在设计调速系统时，只能在一定的工作范围内近似的看作线性环节，得到它的放大系数和传递函数。估算法确定放大系数有实验法、估算法。由于不能得到晶闸管触发和整流装置的输入输出实测特性，所以不能通过实测的方法计算出系数KS根据具体情况初选控制电压UC的调节范围是0~10V，对应的整流电压UD的变化范围是0~220V。这时可取Ks=220/10=223.6额定励磁下直流电动机如图为额定励磁下他励直流电动机的等效