转速电流双闭环直流调速系统设计

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1、控制系统综合设计题目直流调速系统的设计前言:双闭环直流调速系统是运动控制系统的中心和重点内容，是一切调速系统的基础，它的基本原理、控制规律、设计方法对其它调速系统具有普遍的指导作用。学好双闭环直流调速系统具有十分重要的意义。双闭环晶闸管不可逆直流调速系统设计的内容包括电机主回路、整流器、转速和电流反馈回路参数的测定；动态数学模型的建立；电流调节器和转速调节器的设计；各控制单元设计与调试；电流和转速波形的观察记录，实验结果分析等。目录前言:2设计要求：4一、直流电动机的调速系统方案选择4二、调速系统分析与设计52-1主电路设计52-1-1设计主电路52

2、-1-2元器件选择62-2控制电路设计102-2-1控制电路框图设计102-2-2控制电路框图中各控制单元的原理图设计101．给定器（G）、零速封锁器（DZS）112．速度变换器FBS、速度调节器ASR、电流调节器ACR124．触发装置GT和脉冲功放电路15三、调速系统参数的测定、系统实现与调试163-1系统参数的测定163-1-1测定晶闸管直流调速系统主电路电阻值R、电感值L163-1-2测定直流电动机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD2173-1-3测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td173-1-4测定直流电动机电势常数Ce和转矩常

3、数Cm183-1-5测定晶闸管直流调速系统机电时间常数Tm183-1-6测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f(Uct)、测速发电机特性UTG=f(n)183-2调节器参数确定193-2-1计算电流反馈系数β、转速反馈系数α19α＝6V/1000r=0.004V/(r/min),β=3.86V/1A=3.86V/A193-2-2设计电流、转速调节器的参数193-2-3闭环系统性能仿真验证(采用MATLAB)223-3系统调试233-3-1单元部件调试233-3-2闭环系统特性测试243-3-3系统动态特性观察24小结：25主要参考文献：27设计要求：（

4、1）熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构；（2）掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法；（3）熟悉主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求；（4）掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法；（5）了解闭环不可逆直流调速系统的原理和组成；（6）掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定；（7）研究调节器参数对系统动态性能的影响。一、直流电动机的调速系统方案选择由电动机理论知，直流电动机的机械特性方程为式中——直流电动机的转速（r/min）——电动机的额定电压(v)：R——电动机电枢电路总电阻(Ω)——电动势常数(v·mi

5、n／r)；——转矩常数，＝9.55;T——电动机电磁转矩(N·m)；φ——电动机磁通(wb)。由上式可见，实现电动机调速方法有1)改变电动机电枢电压。2)改变励磁磁通。3)改变电枢回路的附加电阻。①改变电动机电枢电压改变电枢电压所得机械特性是一组平行变化直线。采用此种方法，—般在额定转速以下调速，最低转速取决于电动机低速时的稳定性。它具有调速范围宽、机械特性硬，动态性能好的特点。在连续改变电枢电压时，能实现无级平滑调速。改变电抠电压调速方式属于恒转矩调速，通过电压正反向变化，使电动机能平滑地起动和工作在四个象限，而且控制功率小、效率高。当加上各种调节

6、器便可组成性能、指标较高的调速系统．因此在工业中得到广泛应用。②改变励磁磁通由于直流电动机在额定磁通下运行时，磁通已接近饱和，降低励磁回路供电电压(电流)讨减弱磁通实现升速。采用这种方法属于恒功率调速，一般以额定转速为最低转速，最高转速受电动机换向条件和电枢机械强度的限制，所以调速范围小，需与调压调速方法结合，以扩大调速范阔。③改变电枢回路的附加电阻改变电枢回路电阻调速方式属于恒转矩调速，即在电枢回路中串接不同附加电阻，以调节其转速。由于外接电阻越大，功耗越大，特件越软，稳定性越差，U为有级调速，在电气传动控制系统中已很少应用。综上所述，改变电动机电

7、枢电压的调速方式具有调速范围宽、机械特性硬，动态性能好的特点，当加上各种调节器便可组成性能、指标较高的调速系统为最优方案，所以选择改变电动机电枢电压的调速方式。转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最为广泛的直流调速系统。具有调速范围宽、平稳性好、稳速精度高等优点，在理论和实践方面都是比较成熟的系统，在拖动领域中发挥着极其重要的作用。本次设计即采用了转速、电流双闭环控制设计直流调速系统。二、调速系统分析与设计2-1主电路设计2-1-1设计主电路图2－1实验系统原理图晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机－发电

8、机组等组成。在本设计中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压