十机架连轧分部传动直流调速系统的设计.docx

交直流调速系统课程设计说明书 十机架连轧分部传动直流调速系统的设计院、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 班 级： 完成时间： 2014年12月5日 交直流调速系统课程设计指导书一、课程设计大纲适用专业：电气自动化、电气工程及其自动化总学时：1周1. 课程设计的目的课程设计室本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过度到实践的桥梁作用。因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以期达到下述教学目的：（1）通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程设计方面的基本知识、基础理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。（2）通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的。（3）通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。2. 课程设计的要求（1）根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。（2）要求掌握交直流调速系统的设计内容、方法和步骤。（3）要求会查阅有关参考资料和手册等。（4）要求学会选择有关元件和参数。（5）要求学会绘制有关电气系统图和编制元件明细表。（6）要求学会编写设计说明书。3. 课程设计的程序和内容（1）学生分组、布置题目。首先将学生按学习成绩、工作能力和平时表现分成若干小组，每小组按优、中、差合理搭配，然后下达课程设计任务书，原则上每小组一个题目。（2）熟悉题目、收集资料。设计开始，每个学生应按教师下达的具体题目，充分了解技术要求，明确设计任务，收集相关资料，包括参考书、手册和图表等，为设计工作做好准备。（3）总体设计。正确选定系统方案，认真画出系统总体结构框图。（4）主电路设计。按选定的系统方案，确定系统主电路形式，画出主电路及相关保护、操作电路原理图，并完成主电路的元件计算和选择任务。（5） 控制电路设计。按规定的技术要求，确定系统闭环结构和调节器形式，画出系统控制电路原理图，选定检测元件和反馈系数，计算调节器参数并选择相关元件。（6）校核整个系统设计，编制元件明细表。（7）绘制正规系统原理图，整理编写课程设计说明书。4. 课程设计说明书的内容（1）题目及技术要求；（2）系统方案和总体结构；（3）系统工作原理简介；（4）具体设计说明：包括主电路和控制电路等；（5）设计评述；（6）元件明细表；（7）系统原理图：A2或A3图纸一张。5. 课程设计的成绩考核教师通过课程设计答辩、审阅课程设计说明书和学生平时课程设计的工作表现评定每个学生的课程设计成绩，一般可分为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，也可采用百分制相应记分。二、 课程设计任务书为了便于教师组织课程设计，下面给出一个交直流调速系统课程设计参考课题，各校也可以根据实际情况自行选题。（一）设计题目和设计要求1. 题目名称：十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计在冶金工业中，轧制过程是金属压力加工的一个主要工艺过程，连轧是一种可以提高劳动生产率和轧制质量的先进方法，连轧机则是冶金行业的大型设备。其主要特点是被轧金属同时处于若干机架之中，并沿着同一方向进行轧制，最终形成一定的断面形状。每个机架的上下轧辊共用一台电机实行集中拖动，不同机架采用不同电机实行部分传动，各机架轧辊之间的速度实现协调控制。本课题的十机架连轧机的每个机架对应一套直流调速系统，由此形成的10个部分，各部分电动机参数如表：机架序号电机型号Pn(kW)Un(V)In(A)nn(r/min)Ra()P极对数1Z2-926223029114500.268.6012Z2-914823020914500.358.0213Z2-823523015214500.431.3614Z2-812623011314500.527.4415Z2-721923082.5514500.711.7616Z2-71142306114500.89.817Z2-621123047.814500.96.3918Z2-618.52303714501.05.4919Z2-52623026.114501.13.92110Z2-514.223018.2514501.23.4312. 技术数据（1）电枢回路总电阻取；总飞轮力矩。（2）其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。（3）要求：调速范围,静差率；稳态无静差，电流超调量，电流脉动系数；启动到额定转速时的转速退饱和超调量。（4）要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。（5）要求触发脉冲有故障封锁能力。（6）要求对拖动系统设计给定积分器。（二）设计的内容1. 调速的方案选择（1）直流电动机的选择（根据上表按小组顺序选择电动机型号）。（2）电动机供电方案选择（要求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控桥变流器供电方案）。（3）系统的结构选择（要求通过方案比较后，采用转速电流双闭环系统结构）。（4）确定直流调速系统的总体结构框图。2. 主电路的计算（可参考“电力电子技术”中有关主电路计算的章节）（1）整流变压器计算。二次侧电压计算；一、二次侧电流的计算；容量的计算。（2）晶闸管元件的选择。晶闸管的额定电压、电流计算。（3）晶闸管保护环节的计算。交流侧过电压保护；阻容保护、压敏电阻保护计算；直流侧过电压保护；晶闸管及整流二极管两端的过电压保护；过电流保护；交流侧快速熔断器的选择；与元件串联的快速熔断的选择；直流侧快速熔断器的选择。（4）平波电抗器计算3. 触发电路的选择与校验（可参考“电力电子技术”中有关触发电路的章节）触发电路的种类较多，可直接选用，触发电路中元件参数可参照有关电路进行选用，一般不用重新计算。最后只需要根据主电路选用的晶闸管对脉冲输出级进行校验，只要输出脉冲功率满足要求即可。4. 控制电路设计计算主要包括：给定电源和给定环节的设计计算、转速检测环节和电流检测环节的设计与计算、调速系统的静态参数计算（可参照本教材第一章有关内容）等。5. 双闭环直流调速系统的动态设计主要设计转速调节器和电流调节器，可参阅教材第二章中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关内容。（三）系统的计算仿真对所设计的系统进行计算机仿真实验，即可用面向传递函数的MATLAB仿真方法，也可用面向电气系统报告原理结构图的MATLAB仿真方法。（四）设计提交的成果材料（1）设计说明书一份，与任务书一并装订成册；（2）直流调速系统电气原理总图一份；（3）仿真模型和仿真结果清单。摘 要根据交直流调速系统课程设计任务书的基本要求，针对十机架连轧分部传动直流调速系统进行的设计。调速系统采用双闭环直流调速原理对系统进行设计，根据系统的动、静态性能指标采用工程设计方法设计调节器的参数，设计过程中按照经典控制的基本要求，对控制系统的给定、比较与放大、触发器和整流器装置、速度电流检测反馈以及直流电动机等环节进行设计。选择电机Z2-81型电机，根据调速范围,静差率；稳态无静差，电流超调量，电流脉动系数；启动到额定转速时的转速退饱和超调量等要求，对调速的方案选择，主电路的计算，触发电路的选择，控制电路设计计算，双闭环直流调速系统的动态设计分别进行设计。进行总体设计后，运用MATLAB_R2013b的simulink和power system工具箱、面向系统电气原理结构图的仿真方法进行仿真，仿真实现了转速电流双闭环直流调速系统的建模与仿真，仿真结果是电流、速度曲线波形图，通过波形图来识别系统的稳定性以及是否满足设计的要求.仿真结论论证了所设计的系统的基本设计指标达到了基本设计课题要求。关键词：十机架连轧系统；直流调速系统；双闭环；工程设计；MATLAB仿真ABSTRACTAccording to the basicrequirements ofAC and DC speed controlsystem course designtaskbook, Aimed at the design of the ten stand continuous rolling of section driveDC speed regulating system. On the system designprinciple of double closed loopDC speed controlby variable speedsystem, According to the systems dynamic,static performance indexes by theengineering design method ofthe design of the regulatorparameters, In the process of designin accordance with the basic requirementsof classical control,for a given,the control systemdesignandcomparison ofamplification,the trigger and therectifierdevice,speed and current detection feedback,DC motorand other sectors.Select themotor of the Z2-81 typemotor,according to the speed range,static slip;the steady state error,current over shoot ,the currentripple coefficient . Startto the rated speedwhen the speedof fading saturation overshoot requirements,selection ofspeed regulation scheme,calculation of the maincircuit,thetriggercircuit selection,control circuitdesign and calculation,the dynamic design of doubleloop DC speed regulating systemare designed.For the overalldesign,using Simulinkand powersystem toolbox of MATLAB_R2013bsystem. Simulation under the electrical schematic diagramof thesimulationmethod，Simulation succeed in Simulation modeling and simulation of speed and current double closed loopDC speed regulatingsystem, The simulation resultiscurrent,speed curvediagram, by the waveformdiagramto identifythe stability of the systemandmeets the design requirements. The simulationconclusiondemonstrates thebasic design index ofthe designed systemmeets the basic requirements ofthedesign issues.Key words The ten stand continuous rollingsystem; Direct Current Governor System; double closed loop; engineering design; MATLAB simulation目 录1 转速电流双闭环直流调速系统总体设计方案11.1 普通闭环直流调速系统及其存在的问题11.2 转速电流双闭环直流调速系统的提出11.3 直流调速系统调速方案的分析比较与选择11.4 V-M系统的工作原理分析21.5 设计参数的选择22 转速电流双闭环直流调速系统主电路的设计42.1 变压器的参数计算及选型42.2 主电路元器件的参数计算与选型43 转速电流双闭环直流调速系统控制电路设计93.1 控制电路的结构选择及参数设定93.2 电流环的设计113.3 速度环的设计134 双闭环调速系统的SIMULINK仿真154.1 主电路的建模和模型参数设置154.2 控制电路的建模与仿真185 仿真结果分析与展望205.1 仿真结果分析205.2 展望22参考文献23致 谢24附录A 总电路25附录B 元器件明细表26341 转速电流双闭环直流调速系统总体设计方案1.1 普通闭环直流调速系统及其存在的问题（1）起动的冲击电流-直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是致命的。（2）闭环调速系统突加给定起动的冲击电流-采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的 1+k 倍。这时，由于放大器和变换器的惯性都很小，电枢电压一下子就达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。（3）堵转电流-有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，一直运行下去的话，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。1.2 转速电流双闭环直流调速系统的提出采用PI调节器、带电流截止环节的转速负反馈调速系统，既实现了系统的稳定运行和无静差调速，有限制了启动时的最大电流。这对一般要求不太高的调速系统，已基本上满足要求了。但由于电流截止负反馈只能限制最大启动电流，而不能保证在整个启动过程中维持最大电流，随着转速的上升，电动机反电动势增加，使得启动电流到达最大值后又迅速降下来，电磁转矩也随之减小必然影响启动的快速性。为了实现理想的启动过程工程上常采用转速电流双闭环负反馈调速系统。启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环其主要作用，调节启动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环其主要作用，使转速随转速给定的电压变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电动机的电枢电流以平衡负载电流。1.3 直流调速系统调速方案的分析比较与选择调节电动机的转速有三种方法：（1）调节电枢供电电压U。（2）减弱励磁磁通。（3）改变电枢回路电阻R。 对于要求在一定范围内的无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源。常用的可控直流电源有三种：（1）旋转变流机组（简称G-M系统）。用交流电动机和直流发电机组成机组，获得可调的直流电压。（2）静止式可控整流器（简称V-M系统）。用静止式可控整流器获得可调的直流电压。（3）直流斩波器或脉宽调制变换器（简称PWM系统）。用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。G-M系统所需要的设备多，体积大，费用高，效率低，安装须打地基，运行有噪声，维护不方便，因此现在已经基本不再使用；PWM系统与V-M系统相比虽然有较大的优越性，但仅在中、小容量系统的高动态应用广泛，而在大功率容量的电机中，对调速精度要求不高的场合，V-M系统任然适用，并且发挥着不可替代的作用。1.4 V-M系统的工作原理分析 晶闸管电动机调速系统（简称VM系统），其原理图如图1所示。图中VT是晶闸管的可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速，也大大提高了系统的动态性能；反并联两组全控整流电路，就可实现电机的四象限运行。由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难；元件对过电压、过电流以及过高的du/dt和di/dt都十分敏感，其中任一指标超过允许值都可能在很短时间内损坏元件。因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件，而且在选择元件时还应有足够的余量。1.5 设计参数的选择（1）电机的参数选择直流他励电动机：功率PN26KW，额定电压UN=220V，额定电流IN=113A,磁极对数P=1，nN=1450r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.5,主电路总电阻R1，电压放大系数 Ks=40，系统运动部分的飞轮惯量。图1 VM系统原理图（2）测速发电机选用ZCFY-12TH型永磁式直流测试发电机，额定数据为23.1W，110V，0.21A，1900r/min（3）调速指标调速范围D=10，转差率S5%2 转速电流双闭环直流调速系统主电路的设计2.1 变压器的参数计算及选型变压器副边电压采用如下公式进行计算：已知，取，n=2，A=2.34，=10，=0.05=1，C=0.5，则 因此变压器的变比近似为：一次侧和二次侧电流I1和I2的计算：变压器容量的计算因此整流变压器的参数为：变比K=2.45，容量S=100.15KVA，联结方式为：/Y，我们选择S11-125KVA型变压器。2.2 主电路元器件的参数计算与选型 如图2，本设计采用桥式整流电路，其主要特点如下：输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，电源变压器充分利用，效率高。晶闸管的导通顺序依次为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。（1）晶闸管的额定参数计算晶闸管的额定电压通常选取断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM中较小的标值作为该器件的额定电压，考虑到要留有一定的裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的23倍；据有效值相等的原则，晶闸管的额定电流一般选取其通态平均电流的1.52倍。在三相桥式全控整流电路中，带纯阻性负载时，晶闸管两端承受的最小峰值；带反电动势负载时，晶闸管两端承受的最大正反向峰值为；晶闸管的通态平均电流。图2 三相桥式全控整流电路则根据在本设计中，晶闸管的额定电流IVT(AV)=167334A。晶闸管的额定电压UN=5391617V，所以选择KP400-20型的晶闸管。 （2）平波电抗器的参数计算在V-M系统中，脉动电流会增加电机的发热，同时也产生脉动转矩，对机械产生不利，为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，在本设计中采用设置平波电抗器的方法。Ud=2.34U2cos Ud=UN=220V, 取=0 一般取Idmin 为电动机额定电流的5%-10%,这里取10% 则实际确定平波电抗器的型号为PBK-1型平波电抗器。 (3)整流装置的保护与其他类型的电气设相比，晶闸管元件有很多优点，但是由晶闸管的伏安特性可知，元件的反向击穿电压较接近于运行电压，热时间常数小，因此过电压、过电流能力差，在短时间内的过电压、过电流都可能造成元件的发热损坏。为了使晶闸管可靠工作，必须设置保护装置。过电压保护如图3所示，下图是常见的三相RC过电压抑制电路连接方式。 流侧RC过电压保护的参数整定据公式式中一般取根据式（2-15）可以求的=69F 式中一般却根据式（2-16）可以求的 = 1.1(取1) 流侧RC过电压保护的参数整定根据式（2-17）可以求的F根据式（2-18）可以求的取1。图3 三相RC过电压抑制电路过电流保护保护变压器的熔断器的选择据式IN.FE=(1.5-2)I1.NF (式中，I1.NF为变压器的额定一次电流为75A)熔体额定电流为IN.FE=(1.5-2)75A=（112.5-150）A所以应选熔断器的型号为RM20-200。整流元件的快速熔断器的选择据式IN= IVT(AV)/ 1.57(式中IVT(AV)取240A)熔体额定电流为IN=240/1.57=152.8A 所以快速熔断器的型号为RLS-160。(4)确定晶闸管的触发电路根据图4给出了常见的三相桥式全控整流电路的晶闸管的触发电路。对于三相全控整流或调压电路，要求顺序输出的触发脉冲依次间隔60。本设计采用三相同步绝对式触发方式。根据单相同步信号的上升沿和下降沿，形成两个同步点，分别发出两个相位互差180的触发脉冲。然后由分属三相的此种电路组成脉冲形成单元输出6路脉冲，再经补脉冲形成及分配单元形成补脉冲并按顺序输出6路脉冲。本设计课题是三相全桥控桥整流电路中有六个晶闸管，触发顺序依次为：VT1VT2VT3VT4VT5VT6，晶闸管必须严格按编号轮流导通，6个触发脉冲相位依次相差60O，可以选用3个KJ004集成块和一个KJ041集成块，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，就可以构成三相全控桥整流电路的集成触发电路如图4。图4 三相桥式全控整流电路的集成触发控制电路3 转速电流双闭环直流调速系统控制电路设计3.1 控制电路的结构选择及参数设定图5所示是一个转速电流双闭环无静差的直流调速系统。图6为电流环的简化框图。图5 双闭环直流调速系统原理图 图6 电流环简化框图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PI 调节器。图7中标出了两个调节器的输入输出的实际极性，他们是按照电力电子变换器的控制电压Uc为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图7为双闭环调速系统的稳态结构图。图8 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，主要视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。本文基于这种思想进行ASR和ACR设计。图7 双闭环调速系统稳态结构图图8 双闭环调速系统动态结构图基本的设计参数设定（1）额定负载时的稳态速降应为: （2）求闭环系统应有的开环放大系数计算电动机的电动势系数开环系统额定速降闭环系统的开环放大系数（3）计算转速负反馈环节的反馈系数和参数测速发电机的电动势转速反馈电压（ 取0.2）转速反馈系数（4）其他参数的确定晶闸管装置放大系数：；设电磁时间常数；机电常数： 电流反馈系数V/A；设电流反馈滤波时间常数：设转速反馈滤波时间常数电动机电动势常数：。3.2 电流环的设计（1）整流装置滞后时间常数，三相桥式电路的平均失控时间。（2）电流环小时间常数， = 0.0037s。根据设计要求：，而且因此，电流环可以按照典型的I型系统设计。（3）电流调节器的结构选择电流调节器选用PI型，其传递函数为（4）选择电流调节器参数ACR超前时间常数：；电流环开环增益：因要求，故应取，因此于是，ACR的比例系数为 （5）计算电流调节器的电路参数电流调节器原理图如图9所示，按所用运算方放大器，取R0 = 40K，各电阻和电容值计算如下：取70K。,取0.3uf。,取0.2uf。图9 电流调节器电路图（6）校验近似条件电流环截止频率1）校验晶闸管装置传递函数的近似条件是否满足。因为，所以满足近视条件。2）校验忽略反电动势对电流环影响的近似条件是否满足。现在，满足近似条件。3）校验小时常数的近似处理是否满足条件。现在，满足近似条件。按照上述参数，电流环满足动态指标要求和近似条件。3.3 速度环的设计（1）确定时间常数电流环等效时间为2；转速滤波时间常数，根据所用测速发电机纹波情况，取；转速环小时间，按小时间常数近似处理，取 。（2）确定将转速环设计成何种典型系统由于设计要求转速无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态设计要求，应按典型II型系统设计转速环。（3）转速调速器的结构选择转速调节器选用PI型，其传递函数为（4）选择转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则取h = 5，则ASR超前时间常数： 转速环开环增益： 于是，ASR的比例系数为（5）计算转速调节器的电路参数转速调节器原理图如图10所示，按所用运算放大器，取R0 = 40k，各电阻和电容计算值如下：取470K。,取0.2uf,取1uf（6）校验近似条件转速环截止频率1）校验电流环传递函数简化条件是否满足。现在 ，满足简化条件。图10 转速调节器电路图2）校验小时间常数近似处理是否满足。现在=38.75，满足近似条件。3）校验转速超调量。当h等于5时，；而r.min。因此能满足设计要求。 4 双闭环调速系统的SIMULINK仿真目前，使用MATLAB_R2013b对控制系统的进行计算机仿真的主要方法是：以控制系统的传递函数为基础，使用Simulink工具箱对其进行计算机的仿真的研究。本次设计采用的是使用MATLAB_R2013b中SimPower System工具箱进行调速系统的仿真，这是一种面向控制系统的电气原理结构图。从原理结构图来看，该系统由给定环节、速度调节器、电流调节器、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机、速度反馈环节等部分组成。4.1 主电路的建模和模型参数设置直流调速系统的主电路是有三相对称交流的电压源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机部分等组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节，通常作为一个组合体来讨论，所以将触发器归到主电路进行建模。（1）三相对称交流电压源的建模和参数设置；为了得到三相对称交流电压源，其参数设置方法及参数设置如下：首先在模块组中选取一个交流电压源模块，再用复制的方法得到三相电压源的另外两个电压源模块；双击A相交流电压源图标，打开电压源参数设置对话框，参数设置有，幅值取220V，初相位设置为0、频率设置为50Hz、其他为默认值；B、C相交流电源设置方法相同，但是初相位设置互差120，本模型的相序是A-C-B。如图11为A相电源的参数设置。图11 A相电源的参数设置(2)晶闸管整流桥的建模和参数设置；首先要选取出相应的电路模块。然后双击模块图标打开设置对话框；设置三相整流桥时，桥臂数取3；电力电子元件选取晶闸管，仿真理想就为默认值，不理想再优化参数。如图12为晶闸管整流桥的参数设置。图12 晶闸管整流桥的参数设置。 (3)平波电抗器的建模和参数设置；平波电抗器的类型直接选择为电感即可，电感的大小可以通过仿真进行优化。如图13为平波电抗器的参数设置。图13 平波电抗器的参数设置(4)直流电动机的建模和参数设置；选取好直流电动机的模块后，进入参数设置对话框后，将电压参数设置为220V；设置的原则与晶闸管整流桥相同。图14为直流电动机的参数设置图14 直流电动机的参数设置(5)脉冲触发器的建模和参数设置通常，工程上将触发器和晶闸管整流桥作为一个整体来研究，同步脉冲触发器包括同步电源和6 个脉冲触发器两部分。6脉冲触发器需用三相电压同步，所以同步电源的任务是将三相交流电源的相电压转换成线电压。图15为脉冲触发器的参数设置。图15 脉冲触发器的参数设置4.2 控制电路的建模与仿真转速、电流双闭环无静差调速系统的控制电路有给定环节、速度调节器、电流调节器、限幅器、偏置电路、反向器、电流反馈环节等组成。打给定模块设置对话框，将参数设置为某个值，在实际调速时，给定信号是在一定范围内变化的。其他模块设置比较简单。可以根据先前计算等到的数据进行填写。图17为双闭环转速、电流调速系统的仿真图。（1）电流调节器的建模和参数设置；如图16所示，限幅值为10，-10。图16 电流调节参数设置图17 双闭环转速、电流调速系统的仿真图（2）速度调节器的建模和参数设置；如图18所示，限幅值为10,-10。图18 速度调节器的参数设置5 仿真结果分析与展望5.1 仿真结果分析仿真结果；图19是matlab的仿真的速度电流波形图。图19 转速电流波形图如图19中所示，在电机刚启动时电流瞬间增大，转速为零，为最大，速度调节器ASR的输出电压迅速增大，很快就达到限幅值，这时速度环饱和，不再起调节作用，因电磁时间常数小于机电时间常数，比增长快，这使得ACR的输出不饱和，所以这时电流环起主要调节作用，是电枢电流保持允许的最大值，加快过渡过程，实现快速启动。如图19中0到0.1秒之间的波形，是启动的第一阶段。在0.1秒到0.5秒这段时间中电流近似恒定，随着转速的上升，电动机转反电动势E也上升，电流将会有所回落。但由于电流调节器的无静差调节作用，使得，电流保持最大值，转速持续上升接近理想的启动过程，同时速度换仍然饱和电流环保持线性调节状态，这是启动的第二阶段。0.5秒后，随着速度的不断上升，当转速时。但此时电枢电流仍然保持最大值，电机的转速继续上升，从而出现超调现象；可当转速大于时，转速调节器的输入信号反向，输出下降，速度环退出饱和状态，速度环开始调节，使得转速稳定在一定的区间内；同时电流环保持在不饱和的状态。这是启动的第三阶段，速度和电流将稳定在某一数值，电机稳定运行。可以看出转速调节器在电动机的启动过程中的第一阶段是由不饱和到饱和状态，第二阶段处于饱和状态，第三阶段是从退饱和状态到线性调节状态；而电流调节器始终处于线性调节状态。关于仿真中电流的超调量以及速度超调量的计算，我们可以按照仿真的结果图中的实际的波形可以观察到电流的超调和转速的超调；为了便于观测，我们将速度超调部分的波形进行局部放大，图20为速度超调放大后的观测图形。图20 转速局部放大后波形图在图20中我们可以看到速度的超调部分的最大为1066r/min左右，而速度的稳定在1040r/min，所以仿真的速度超调量为由式4-1和式4-2中的结果我们可以知道仿真系统的超调量小于速度环设计时所得到的超调量结果。符合设计的要求。 在图19中我们发现电流稳定后并不稳定在额定电流的范围内，这主要由电机的参数影响的，由于我们实际条件有限，电机的一些基本参数我们并没有进行检测和实验来确定，而是采用工程实例中用到的参数，那么我们在进行计算的时候所用的参数与实际系统是有一定的偏差的，同时在仿真时也没有用实际参数来设置具体环节的参数，比如电机的参数，所以在仿真时造成电流偏小，但是总体上电机的运行时稳定的，符合设计所要达到的要求。本次课程设计的系统电路图及器件参数详见附录A和附录B。5.2 展望在本次课程设计中我们实现了直流电机的双闭环调速系统的设计，但是并没有进行实物制作，由于时间和客观环境的约束，我们在课程设计中就不再制作实物进行展示和实验验证了，不过在我们以后的学习中，条件允许的情况下，我们可以进行实物的制作和实验的验证，通过实际的实验来检验我们设计的参数的正确性和不足，以及实验得到设计的不足，并寻求具体的解决方法。我们的设计需要真实的系统来检验，同时我们也要运用理论知识来修正实际系统中存在的不足与错误，唯有两者的结合我们才能够真正的学好一门课程，并学以致用，这对我们未来的生活和工作也是莫大的指导和帮助，同时我们希望自己对本专业的主体方向进行一次真正的工程实践，锻炼自己的能力。为期一个学期的交直流调速系统的课程就要结束了，本次课程设计的主要检验了我们的学习成果；本次课程设计中论述了直流电机调速系统中应用的多种调速方式以及调速系统中整流电路的选择，比较了几种整流电路的优缺点，最终选择了晶闸管三相全控整流电路给电机供电，同时确定系统的结构为双闭环系统结构，在确定好系统的参数后，我们通过MATLAB仿真来验证参数设计的合理性，虽然在仿真中有部分仿真结果不是很理想，但是