双闭环直流调速系统的课程设计报告

课 题：双闭环直流调速系统 班 级：电气工程及其自动化1004 学 号： 姓 名：贾斌彬 指导老师：康梅、乔薇 日 期：2014年1月9日 电 力 传 动 课 程 设 计 目录第1章 系统方案设计 1.1 任务摘要. 31.2 任务分析31.3设计目的、意义31.4 方案设计4第2章 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定2.1 电枢回路电阻R的测定52.2主电路电磁时间常数的测定62.3系统机电时间常数TM的测定72.4测速电机特性UTG=f(n)的测定7 2.5晶闸管触发及整流装置特性Ug=f（Ug）的测定. 7第3章 双闭环调速系统调节器的设计3.1 电流调节器的设计73.2 转速调节器的设计9第4章 系统特性测试4.1系统突加给定114.2系统突撤给定114.2.2突加负载时114.2.3突降负载时11第5章 设计体会 第1章 系统方案设计1.1 设计一个双闭环晶闸管不可逆调速系统 设计要求： 电流超调 i5% 转速超调 n10% 静态特性 无静差 给定参数： 电机 额定功率 185W 额定转速 1600r/min 额定励磁电流 Td，也可以近似地把系统看成是一阶惯性环节，即 由过渡过程曲线，即可由此确定机电时间常数TM=275ms图见附录2.4测速电机特性UTG=f的测定 加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压Ug，分别读取对应的UTG ,n的数值若干组，即可描绘出特性曲线UTG=f(n)n（）350550600640700760Utg6.39.09.51112.112.82.5 晶闸管触发及整流装置特性Ud=f的测定加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压Ug，分别读取对应的Ud，Ug的数值若干组，即可绘制出特性曲线Ud=fUg（V）5.95.45.04.64.23.63.2Ud（V）275255240215190145110第3章 双闭环调速系统调节器的设计3.1 电流调节器的设计1）确定时间常数已知，所以电流环小时间常数=0.0017+0.002=0.0037S。2） 选择电流调节器的结构因为电流超调量，并保证稳态电流无静差，可按典型系统设计电流调节器电流环控制对象是双惯性型的，故可用PI型电流调节器。3） 电流调节器参数计算： 电流调节器超前时间常数=0.0239s，又因为设计要求电流超调量，查得有=0.5，所以=，又由于，计算得Ks=60。由于，所以ACR的比例系数 =4） 校验近似条件电流环截止频率=135.1。晶闸管整流装置传递函数的近似条件：，满足条件。忽略反电动势变化对电流环动态影响条件： ，满足条件。电流环小时间常数近似处理条件：，满足条件。5） 计算调节器的电阻和电容取运算放大器的=20，有=13K其结构图如下所示： 图4-1 电流调节器 有公式 ， 取3.2 转速调节器的设计1）确定时间常数：有则，已知转速环滤波时间常数=0.01s，故转速环小时间常数。2）选择转速调节器结构：按设计要求，选用PI调节器3)计算转速调节器参数：因为转速超调量,则10%,由于实验要求=1.1，理想空载启动有z=0,而且,r/min,，A，ms,s代入上式，可得69.01%，由查表3-5,按跟随和抗干扰性能较好原则，取h=3,则ASR的超前时间常数为： ，转速环开环增益 。又,则有ASR的比例系数为：4)检验近似条件转速环截止频率为。电流环传递函数简化条件为，满足条件。转速环小时间常数近似处理条件为：，满足近似条件。5)计算调节器电阻和电容：取=20，有，其结构图如下：图4-2 转速调节器 有公式 ， 取。6)校核转速超调量：由h=3，查得，不满足设计要求，应使ASR 退饱和重计算。设理想空载z=0，h=3时，查得=72.2%，所以=2（）（）=，满足设计要求.第四章 系统动态特性观察与测定4.1 突加给定时(图见附录)。 图中蓝线为电流环特性曲线，黄线为转速环特性曲线。在t=0时，系统突加阶跃给定信号Un*，在ASR和ACR两个PI调节器的作用下， Id很快上升；当 Id IdL 后，电机开始起动，由于机电惯性作用，转速不会很快增长，ASR输入偏差电压仍较大， ASR很快进入饱和状态，而ACR一般不饱和。直到Id = Idm ， 。电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势，它是一个线性渐增的斜坡扰动量，系统做不到无静差，而是Id略低于Idm。n上升到了给定值n*，Un=0。因为IdIdm，电动机仍处于加速过程，使n超过了n* ，称之为起动过程的转速超调。转速的超调造成了Un0，ASR退出饱和状态，Ui和Id很快下降。 Id Idl，转速由加速变为减速，直到稳定。 4.2 突撤给定时（图见附录）。4. 3 突加负载时（图见附录）。4. 4 突降负载时（图见附录）。第五章 设计体会 一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作。同时，这次设计过程中，体现出自己综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。 这次课程设计也锻炼了我们的细心和耐心，这尤其体现在我们课程设计报告的格式上，需要细心地对待。格式很重要，不然，美观切不说，报告看上去很混乱，不易于阅读。严格的格式要求也是在培养我们的做事态度。 我很感谢有课程设计这次机会，让我明白了这么多从前不知道的东西。这些对我日后的工作都是十分宝贵的。同时也让我看清了自己，明白了自己