VM双闭环不可逆直流调速系统.doc

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1、《自动控制系统》课程设计姓名：学号：指导教师：题目名称：V-M双闭环不可逆直流调速系统设计专业名称：所在学院：时间：一主电路选型和闭环系统的组成1.1双闭环直流调速系统的组成与原理双闭环直流调速系统的组成和原理如图2.1所示其中包括了三相全空整流电路、调节器、（ASR、ACR)和电动机等。该方案主要由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR。电流调节器ACR和电流检测反馈回路构成了电流环；转速调节器ASR和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系

2、统。因转速换包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。在电路中，ASR和ACR串联，即把ASR的输出当做ACR的输入，再由ACR得输出去控制晶闸管整流器的触发器。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具有输入输出限幅功能的PI调节器，且转速和电流都采用负反馈闭环。该方案的原理框图如图所示。电流检测整流触发装置ASRACR负载电压电动机转度检测1.2设计要求1.直流他励电动机：功率Pe＝22KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=116A,磁极对数P=2，Ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Re=0.112Ω,主电路总电阻R＝0.

3、32Ω，L∑＝37.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数Ce=0.138Vmin／r，Ks=22，电磁时间常数TL=0.116s，机电时间常数Tm=0.157s，滤波时间常数Ton=Tci=0.00235s，β=0.67V/A，α=0.007Vmin/v，过载倍数λ＝1.5，速度给定最大值电流给定最大电压值10V，速度给定最大电压值10V。2.稳态无静差，电流超调量σi％≤5%；空载起动到额定转速时的转速超调σe％≤10％。振荡次数N<2次。并绘制相关原理图及程序框图。二调速系统主电路元部件的确定2.1转速给定电路设计此电路主要由滑动变阻器构成，调节滑动

4、变阻器即可获得相应大小的给定信号。转速给定电路可以产生幅值可调和极性可变的阶跃给定电压或可平滑调节的给定电压。其电路原理图如图所示。2.2转速检测电路设计此电路主要作用是将转速信号变换为与转速称正比的电压信号，滤除交流分量，为系统提供满足要求的转速反馈信号。转速检测电路主要由测速发电机组成，将测速发电机与直流电动机同轴连接，测速发电机输出端即可获得与转速成正比的电压信号，经过滤波整流之后即可作为转速反馈信号反馈回系统。其原理图如图所示。2.3电流检测电路设计此电路主要作用是获得与主电路电流成正比的电流信号，经过由电电流互感器构成组成的滤波整流器，用在系统控制中。在主电路输出

5、端即可获取与主电路电流成正比的电流信号，起到电气隔离的作用。其电路原理图如图所示。2.4过电压保护和du/dt和di/dt的限制过电流保护和di/dt限制由于晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升可能烧坏PN结，造成元件内部短路或开路。晶闸管发生过电流的原因主要有：负载端过载或短路；某个晶闸管被击穿短路，造成其他元件的过电流；触发电路工作不正常或受干扰，使晶闸管误触发，引起过电流。晶闸管允许在短时间内承受一定的过电流，所以过电流保护作用就在于当过电流发生时，在允许的时间内将过电流切断，以防止元件损坏。晶闸管过电流的保护措施有下列几种：快速熔断器、硒堆保护等。

6、三整流电路参数计算3.1的计算已知（220±10%左右），取、，查表得，取,,,,查表得C＝0.5代入上式得：，应用式，查表得，取，，取，电压比3.2一次和二次向电流和的计算由式得，由表得，，考虑励磁电流和变压器的变比K，根据以上两式得：3.3变压器的容量计算3.4晶闸管参数选择由整流输出电压，进线线电压为110V，晶闸管承受的最大反向电压是变压器二次线电压的电压峰值，即：，晶闸管承受的最大正向电压是线电压的一半，即：。考虑安全裕量，选择电压裕量为2倍关系，电流裕量为1.5倍关系，所以晶闸管的额定容量参数选择为：四控制电路设计4.1原理图为了获得本设计满足静、动态性能，转速

7、和电流两个调节器一般都采用PI调节器。考虑到运算放大器的倒相作用。图为双闭环调速系统的稳态结构图。ACR和ASR的输入、输出信号的极性，要根据触发电路对控制电压的要求而定。若触发器要求ACR的输出Uct为正极性，由于调节器一般为反向输入，则要求ACR的输入Ui*为负极性，所以，要求ASR输入的给定电压Un*为正极性。基本数据直流电动机：22KW、220V、116A、1500r/min、λ＝1.5Ra=0.112ΩCe=0.138Vmin／rT1=0.116sTm=0.157sTon=Toi=0.00235sL∑＝3