电力拖动自动控制系统课程设计-转速电流双闭环直流调速系统

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1、课程设计说明书课程名称：电力拖动自动控制系统设计题目：转速电流双闭环直流调速系统院系：电子信息与电气工程学院学生姓名：学号：专业班级：2008级自动化1班指导教师：2011年12月11日转速电流双闭环直流调速系统 摘 要：此设计利用晶闸管、二极管等器件设计了一个转速、电流双闭环直流晶闸管调速系统。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环

2、起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。分析双闭环直流调速系统的特性。关键词：双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器，13目录1前言………………………………………………………………………………12设计方案…………………………………………………………………………12.1方案比较……………………………………………………………………………12.2方案论证……………………………………………………………………………22

3、.3方案选择……………………………………………………………………………22.4设计要求……………………………………………………………………………23方案实施…………………………………………………………………………33.1转速给定电路设计…………………………………………………………………33.2转速检测电路设计…………………………………………………………………33.3电流检测电路设计…………………………………………………………………43.4整流及晶闸管保护电路设计………………………………………………………43.4.1过电压保护和du/dt限制…………………………

4、……………………………53.4.2过电流保护和di/dt限制…………………………………………………………53.4.3整流电路参数计算………………………………………………………………53.5控制电路设计………………………………………………………………………74结果与结论………………………………………………………………………115收获与致谢………………………………………………………………………126参考文献…………………………………………………………………………12131.前言自70年代以来，国外在电气传动领域内，大量地采用了“晶闸管直流电动机调速”技术（简称KZ

5、—D调速系统），尽管当今功率半导体变流技术已有了突飞猛进的发展，但在工业生产中KZ—D系统的应用还是占有相当的比重。在工程设计与理论学习过程中，会接触到大量关于调速控制系统的分析、综合与设计问题。传统的研究方法主要有解析法，实验法与仿真实验，其中前两种方法在具有各自优点的同时也存在着不同的局限性。双闭环（电流环、转速环）调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以

6、再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈环节是专门用来控，制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降

7、下来使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。2.设计方案2.1方案比较方案一：单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。在电动机轴上装一台测速发电机SF,引出与转速成正比的电压Uf与给定电压Ud比较后,得偏差电压ΔU,经放大器FD,产生触发装置CF的控制电压Uk,用以控制电动机的转速,如图2.1所示。放大器整流触发装置负载电压电动机速度检测图2.1方案一原理框图方案二：双闭环直流调速系统该方案主要由给定环节、ASR、AC

8、R、触发器和整流装置环节、速度检测环节