v-m双闭环直流调速系统--《电力拖动与控制系统》课程设计说明书

《v-m双闭环直流调速系统--《电力拖动与控制系统》课程设计说明书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书前言直流双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，在一定程度上满足了生产要求。V-M双闭环直流调速系统是晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），系统通过调节器触发装置GT的控制电压Uc来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。本次课设用实际电动机和整流装置数据对

2、V-M双闭环直流调速系统进行设计，建模与仿真。武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书V-M双闭环直流调速系统建模与仿真1设计任务初始条件及要求1.1初始条件（1）技术数据：直流电动机：PN=27KW,UN=220V,IN=136A,nN=1500r/min,最大允许电流Idbl=1.5IN,三相全控整流装置：Ks=40电枢回路总电阻R=0.5Ω，电动势系数：Ce=0.132V.min/r系统主电路：Tm=0.18s，Tl=0.03s滤波时间常数：Toi=0.002s,Ton=0.01s,其他参数：Unm*=10V,Uim*=10V,Ucm=10V（2）技术指标稳态

3、指标：无静差动态指标：电流超调量：δi≤5%，起动到额定转速时的超调量：δn≤10%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s1.2要求完成的任务1．技术要求：(1)该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2)系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续2．设计内容：(1)根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2)根据双闭环直流调速系统原理图,分析转速调节器和电流调节器的作用,(3)通过对调节器参数设计,得到转速和电流的仿

4、真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。(4)绘制V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(5)整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书。武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书2调速系统总体设计2.1调速系统组成原理分析单闭环调速系统用PI调节器实现转速稳态无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响，并用电流截止负反馈限制电枢电流的冲击，避免出现过电流现象。单转速单闭环系统并不能充分按照理想要求控制电流的动态过程。由于主电路电感的作用，电流不可能突变，为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大

5、值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，采用电流负反馈就能够得到近似的恒流过程。应该在起动过程中只有电流负反馈，没有转速负反馈，在达到稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再让电流负反馈作用。为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接，如图2-1所示。把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速,电流反馈控制直流调速系统。为

6、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PI调节器。图2-1转速电流反馈控制直流调速系统原理图ASR---转速调节器ACR---电流调节器TG---测速发电机武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书TA---电流互感器UPE---电力电子变换器Un*---转速给定电压Un---转速反馈电压Ui*---电流给定电压Ui---电流反馈电压2.2稳态结构图分析双闭环直流调速系统稳态结构如图2-2-1所示，两个调节器均采用带限幅作用的PI调节器。转速调节器ASR的输出限幅电压Uim*决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变

7、换器的最大输出电压Udm，图中用带限幅的输出特性表示PI调节器的作用。当调节器饱和时，输出达到限幅值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和。当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是输入偏差电压在稳态时为零。为了实现电流的实时控制和快速跟随，希希望电流调节器不要进入饱和状态，因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和不饱和两种情况。双闭环直流调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要作用。当负载电流达到Idm时对应于转速调节器为饱和输出Uim