[优秀毕业设计精品]转速电流双闭环直流调速控制系统

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学生姓名学号专业班级指导教师2010年12月30日1转速电流双闭环直流调速控制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。关键词双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器目录第一章直流拖动控制系统总体设计1一、直流调速系统拖动方案的对比1二、直流调速系统控制方案的确定2三、直流电动机的调速方式2第二章主电路参数计算和保护环节设计3一、整流变压器额定参数的计算3二、主电路器件的计算与选择3三、主电路保护环节的设计与计算3四、电抗器参数计算与选择4第三章调速系统控制单元的确定和调整4一、检测环节4二、调节器的选择与调整5三、系统的给定电源11第四章触发电路的设计12第五章调速系统动态参数的工程计12心得体会12参考文献13附件课程设计要求131第一章直流拖动控制系统总体设计一直流调速系统控制方案的对比1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,引出与转速成正比的电压与给定电压比较后,得偏差电压U,经放大器,G1147G10995G16314发装置的控制电压UG78,用以控制电动机的转速,G3926G3282G991G3282G21方案二双闭环直流调速系统该方案主要G11013给定环节、G36G54G53、G36G38G53、G16314发器和G6984流装置环节、速G5242检测环节以及电流检测环节G13464成。G1038了使转速负反馈和电流负反馈G2010G2047起作用，系统设置了电流调节器G36G38G53和转速调节器G36G54G53。电流调节器G36G38G53和电流检测反馈G3250G17347构成了电流环；转速调节器G36G54G53和转速检测反馈G3250G17347构成转速环，G12228G1038双闭环调速系统。G3252转速G6454G2265G3272电流环，G6937G12228电流环G1038内环，转速环G1038外环。在电G17347中，G36G54G53和G36G38G53G1030G13864，G2375G6238G36G54G53的G17767出G5415G1582G36G38G53的G17767G1849，G1889G11013G36G38G53得G17767出G2447控制晶闸管G6984流器的G16314发器。G1038了G14731得G14403G3921的G19757、动态性G14033，转速和电流G1016个调节器一G14336G18129G18331用G1867有G17767G1849G17767出G19492G5145G2163G14033的G51G44调节器，G1000转速和电流G18129G18331用负反馈闭环。该方案的G2419G10714G7706G3282G3926G3282G991G3282G22方案G16782G16789方案一G18331用单闭环的速G5242反馈调节时G6984流电G17347的G14045G8886G6980MG32G21,G22,G25,1G21,G1866G6980目G5647是有G19492的,比直流电机G8611G4557极G991G6454G2533G10267的G6980目要G4581得G3822。G3252此,除G19762主电G17347电G5875LG32G286,G2554G2029晶闸管电动机系统的电流G14045动G5647G1262G5114G7481G2520G12193G5445G2721,主要有G29G111G12G14045动电流G1147G10995G14045A1A0A1A2A3A4ASRACRA6A2A5A7A8A9A1A10A11A13A12A15A14A3A4A17A16A1A0A19A18A20A6A2A5A7A8A9A1A10A11A13A12A15A14A3A42动转G11709,G4557G10995G1147机G7812不利G30G11G21G12G14045动电流G11G7024G8886电流G12流G1849电G9316,G4557电G13605不利,G2528时G1075G3698G2164电机的发G9921。G5194G1000晶闸管G6984流电G17347的G17767出电压中除了直流G2010G18339外,G17836G2559有G1144流G2010G18339。G6238G1144流G2010G18339引到运G12651放大器G17767G1849G12483,不G1177不起正G5132的调节作用,反而G1262G1147G10995G5190G6212,G1017G18337时G1262G17908成放大器G4628G18108饱和,从而G11784G3363系统的正G5132G5049作。方案二G18331用双闭环转速电流调节方G8873，G15441G9994G11468G4557成G7424较G20652，G1306保G16789了系统的G2499G19764性G14033，保G16789了G4557G10995G1147G5049G14414的要求的满足，既保G16789了稳态后速G5242的稳定，G2528时G1075兼顾了启动时启动电流的动态过程。在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用，既G14033控制转速，实现转速无G19757差调节，又G14033控制电流使系统在充G2010利用电机过载G14033力的条件G991G14731得最佳过渡过程，很G3921的满足了G10995G1147需求。二、直流调速系统控制方案的确定1在单闭环调速系统中用一个调节器综合G3822G12193信号，G2520参G6980间G11468互G5445G2721，难于进行调节器动态参G6980的调G6984，系统的动态性G14033不够G3921。G21系统中G18331用电流截止负反馈环节G7481G19492制启动电流，不G14033充G2010利用电动机的过载G14033力G14731得最快的动态G2721应，G2375最佳过渡过程。G1038了G14731得近似G10714想的过G5242过程，G5194克服几个信号综合于一个调节器G17767G1849G12483的缺点，最G3921的方G8873就是将被调G18339转速与辅助被调G18339电流G2010开G2164以控制，用G1016个调节器G2010G2047调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统。所以G7424文选择方案二作G1038设计的最终方案。三、直流电动机的调速方式1减弱励磁磁通保持电动机磁场G1038额定，改变电枢供电电压，实现电动机基速以G991的转速无级调节，属恒转G11709调速。G4557于要求有一定范G3272的无级平滑调速系统G7481说，此G12193方式最G1038G5132见。G21减弱励磁磁通保持电动机G12483电压G1038额定，改变电动机励磁磁通，实现电动机基速以上的转速无级调速，G2375恒G2163率调速。此G12193方式G15441G9994G14033够平滑调速，G1306调速范G3272不大，往往与调压方式配合使用，在基速以上作小范G3272的升速。有些晶闸管直流调速系统，G1038了扩大系统的转速调节范G3272，又G14033充G2010利用电动机的容G18339，就需要G18331用调压和弱磁配合调速的方案，得到电动机在基速上G991G1016个区域的转速调节，G3926初轧机主传动、连轧机以及龙门刨床主拖动系统，均G2499G18331用这G12193G5114有弱磁控制的直流调速系统。3第二章主电路参数计算和保护环节设计一、整流变压器额定参数的计算单G11468晶闸管G6984流电G17347电压G14045动大、G14045动频率低。G5445G2721三G11468电G13605的平衡运行，一G14336G3822用于5KW以G991的拖动系统。G11013G7424课题要求电动机容G18339是G21G21KW，额定电压是G21G210V，额定电流时11G25G36，而三G11468全控桥的G17767出电压是G21G210V440V，G17767出电流是1G250G36G2200G36，所以选择三G11468全控桥。G6984流变压器参G6980计G12651查表得，G36G32G21G2245G38G3205二、主电路器件的计算与选择正确合G10714地选择晶闸管元件是保G16789主电G17347G2499G19764运行的G18337要条件之一。所谓正确合G10714地选择元件，是指晶闸管元件额定电流（通态平均电流）和额定电压一定要考虑合适的电流和电压裕G18339。从设计和使用的经验G7481看，G1866安全系G6980应适G5415选大些，以保G16789系统G5049作G2499G19764，特G2047是G4557某些G10995G1147。1整流元件的额定电压UTNG56TN（G21G22）G56TMG56TMG32G2145G56G72所以晶闸管额定电压是10G26G271G251G26VG21G2528上G2499求得G44A21A22G32G254G275G36三、主电路保护环节的设计与计算G11013于晶闸管G6227G2475过电压和过电流的G14033力较差，所以G11713时间的过压G6122过流就G1262G17908成元件G6451G3363。G3252此在系统主电G17347设计中，G4557晶闸管装置的G2520G12193保G6264G6526G7057及主要保G6264环节的设计与计G12651，应G1116以足够的G18337G16282。G1038使系统G14033G19283G7411G2499G19764地运行，除了合G10714地选择晶闸管外，G5529G20047G19036G4557过电压、过电流和电压、电流上升率的发G10995G2419G3252G18331G2474G5700G5415的保G6264G6526G7057。1晶闸管过电压保G6264直流G1403与G1144流G1403过电压保G6264方G8873G11468G2528，元件选择G2419G2029G1075G11468G2528。实G19481中G18331用压G6947电G19471保G6264较G1038合G10714。G1038G19462止在G6454G11468过程中，被G1863G7041的晶闸管出现反G2533过压，而G4560G14280反G2533G1999G12371。通G5132在晶闸管元件G1016G12483G5194G13864G53G38G19471容G2572G6922电G17347。电容的G13796压一G14336选G2474晶闸管实G19481G6227G24754最大电压的11G79415G1505。G11013于上G17860所选晶闸管额定电流G1038G275G36，所以查表G2499G11705G38G320G215G56G41G53G32G210。2G6984流以及晶闸管保G6264电G17347G3926G991四、电抗器参数计算与选择G4557晶闸管直流调速系统，G5415负载电流较小，G1262出现电流G7041G13505的现G16949，使电动机的机G7812特性变G17731，G5445G2721系统的G19757、动态性G14033。电动机电枢电G5875一G14336较小，不G14033满足电流连G13505的要求，G6937G5529G20047在晶闸管G17767出电G17347中G1030G1849电G6251器。G4557于三G11468全控桥平G8886电G6251器的大小选择G1038G29G47A23A24G320G25G28G22（G56A25G18G44A26A27A28A29）第三章调速系统控制单元的确定和调整一、检测环节G7693G6466反馈控制G2419G10714G1038了构成闭环直流调速系统，G6564G20652系统运行指G7643，G5529G20047G4557系统控制G4557G16949的G3822G12193参G18339进行检测，G1866中最基G7424的是转速、电流、电压等反馈信号的检测。G12946确、快速地检测这些信号是调速系统G2499G19764G5049作的基G7424保G16789。1转速的检测G5132用的转速检测装置是G2520G12193测速发电机和G14045G1926测速装置。G11013于直流测速发电机无需G2490设G6984流装置，G1000无G2109G1325电压，G6937在直流调速系统中转速反馈信号G5203G8879G18331用直流测速发电机，将转速转G6454成电压。检测电G17347G3926G9915G21电流的检测电流反馈环节的G17767G1849信号是主电G17347的电流G18339，经变G6454后G14731得G17767出G1038直流电压的反馈G18339G56A30，G7693G6466电流反馈环节的G13464成，G5132用的电流反馈方式和检测元件有G991G19766几G121931利用G6984流桥直流G1403的电G19471作检测元件G21以G1144流电流互G5875器作G1038检测元件G22G714以直流电流互G5875器作G1038检测元件4G714以G19681G4584G6940应电流变G6454器作G1038检测元件。G4557于G7424课题G6117的选择了G12544一G12193，G1866G12628单电G17347G3282G3926G991二、调节器的选择与调整1电流调节器设计从稳态要求上看，G5088G7407电流无G19757差，以得到G10714想G3593转特性，G2499见G18331用G1868G3423的G44系统就足够了。G1889从动态要求上看，实G19481系统不G1813G16780电枢电流在G12373G2164控制作用时有G3838大的G17241调，以保G16789电流在动态过程中不G17241过G1813G16780值，而G4557电G13605电压的G6251G6212作用时G8437要的。G1038此电流环以跟随特性G1038主，应选用G1868G3423G44系统。G7693G6466设计要求电流G17241调G315G8，G5194保G16789稳态电6流无差，G1075应选择G1868G3423G44系统设计电流调节器。电流环G2499以选择G51G44G3423电流调节器，G1866传G17894G2001G6980G3926G991WACR（S）KA30（G55A30G54G141）G18G11G55A30A31G54G12G111G12确定时间G5132G69801G12G6984流装置G9394后时间G5132G6980G55A32。查表G2499得三G11468全控桥电G17347平均G3845控时间G55A32G320001G26G86。G21G12电流G9400G8886时间G5132G6980G55A33A34。G11013题的三G11468桥式电G17347G55A33A34G32000G21G225G86G22G12电流环小时间G5132G6980之和G55A35A34G32G55A33A34G14G55A32G32000405G86G11G21G12电流调节器的G13479构G7693G6466要求G2499G11705选择G51G44调节器。G11G22G12流调节器参G6980电流调节器时间G5132G6980G55A34G32G55A36G32011G25G86电流环开环G3698G11422要求G17241调G315G8时，查表应G2474KA37G13G55A35A34G3205所以KA37G3205G18G55A35A34G3205G18000405G321G21G225于是，G36G38G53的比G1375系G6980G1038KA30G32KA37A38G55A34G13G53G18G11KA39A38A40A41G32A42A43A44G11G69G3210G18G1115G13G44G72G12G12G114G12近似条件电流环截止频率WG70G76G32KA37G321G21G225G311晶闸管G6984流装置传G17894G2001G6980的近似条件1G18G11G22G13G55G12G321G28G251G331G21G225满足近似条件G312G5585G11065反电动G2195变化G4557电流环动态G5445G2721的条件有G1856式计G12651的G21G21G21G31WG70G767满足近似条件G313电流环小时间G5132G6980近似G3800G10714条件有G1856式计G12651的1G25G25G27G33WG70G76满足近似条件G115G12调节器电容和电G19471G6365所使用的运G12651放大器G2474G530G3240K，个电G19471和电容值G1038G53G76G32KA30G13G530G32144KG2474150KG38G76G32G55A34G18G53G76G320G27A45G41G24741A45G41G38G82G76G324G13G55G82G76G18G530G320G21G225A45G41G24740G22A45G41G6365G10043上G17860参G6980，电流环G2499以达到动态跟随性G14033指G7643，满足设计要求。G21转速调节器设计G1038了实现转速无G19757差，在负载G6212动作用点前G19766G5529G20047有一个G12227G2010环节，G4439应该G2265G2559在转速调节器G36G54G53中。现在G6212动作用点后G19766G5062经有了一个G12227G2010环节，G3252此转速环开环传G2001应G1861有G1016个G12227G2010环节，所以设计成G1868G3423G266G3423调节系统，这G7691G2528时G1075G14033满足动态性G14033要求。G14279于G1866节G13434G2721应G17241调G18339较大，G18039是线性系统的计G12651G6980G6466，实G19481系统中转速调节器的饱和和G19762线性性G17148G1262使G17241调大大G19489低。G11013以上G2499G11705G36G54G53G1075应该G18331用G51G44调节器，G1866传G17894G2001G6980G3926G991WASR（S）KA46（G55A46G54G141）G18G55A46G54转速环G13479构G3282G2499G12628化成G3282G3926G9918G311G33确定时间G5132G6980G311电流环等G6940时间G5132G69801G18KA37。G11013KA37G13G55A35G3205得1G18KA37G32G21G13G55A35G32000G271G312转速G9400G8886时间G5132G6980G55G82G81G32000G21G225G86G313转速环小时间G5132G6980之和G55A35A47G321G18KA37G14G55G82G81G32001045G86G31G21G33转速调节器的G13479构G7693G6466要求G2499G11705选择G51G44调节器。G31G22G33计G12651转速调节器参G6980G6365跟随和G6212动性G14033较G3921的G2419G2029，G2447G75G325，G2029G36G54G53的G17241前时间G5132G6980G1038G55G81G32G75G13G55A35A47G320059G11013此G2499求得转速开环G3698G11422G1038KA48G32（G75G141）G18G11G21G13G75G13G75G13G55A35A47G13G55A35A47G12G3210G28G27G28于是，G36G38G53的比G1375系G6980G1038KA47G32（G75G141）G13G69G13G38G72G13G55G80G18G11G21G13G75G13G68G13G53G13G55A35A47A41G32A42A49A43A50G11G68G3210G181500G32000G26G12G314G33G7669验近似条件转速环截止频率WG70G81G32KA48G13G55G81G32550G311电流环传G17894G2001G6980G12628化条件G1038G11013G1856式计G12651得5G27G21G33WG70G81满足近似条件G312转速小时间G5132G6980G3800G10714条件有G1856式计G12651得G26G254G31WG70G81满足近似条件G315G33计G12651调节器电容和电G19471G11013G3282，G6365所使用的运G12651放大器G2474G530G3240K，个电G19471和电容值G1038G53G81G32KA47G13G530G321G21G270KG24741G2200KG38G81G32G55A47G18G53G81G32G22G280G25A45G41G247440A45G41G38G82G81G324G13G55G82G81G18G530G320005A45G41G24740005A45G41G6365G10043上G17860参G6980，电流环G2499以达到动态跟随性G14033指G7643，满足设计要求。转速调节器电G17347G3282G3926G99110G22）调节器的G19492G5145调速系统中，G1038了保G6264电G8680设G3803和机G7812设G3803的安全，G20047G19492制电动机的最大电流、最大电压以及晶闸管变流装置的G162A51A30A46和G163A51A30A46G16294等，一G14336G18129要求G4557调节器G17767出G19492G5145。调节器G17767出G19492G5145值的计G12651与G6984定是系统设计和调试G5049作中十G2010G18337要的环节。实现G19492G5145的方G8873大体有G1016类，G2375外G19492G5145和内G19492G5145。电G17347G3282G3926G991A52A53A54A55A56A57A58A59A53A60A55A56A57A58综上调速系统的稳态G13479构G7706G3282G3926G991G328211三、系统的给定电源在双闭环调速系统中，转速G5647是紧紧地跟随给定G18339而变化。G3252此给定电G9316的G17148G18339是保G16789系统正G5132G5049作的G18337要G13464成G18108G2010，G20652G12946G5242的调速系统G5529G20047要有更G20652G12946G5242的给定稳压电G9316作保G16789。所以，设计系统控制方案、拟定控制电G17347时，G5529G20047十G2010注意G4557稳压电G9316的设计与选择。G11013三G12483集成稳压器件所G13464成的稳压电G9316，线G17347G12628单、性G14033稳定、G5049作G2499G19764、调G6984方便，G5062逐渐G2474代G2010立元件，在G10995G1147实G19481中应用越G7481越G5203G8879。系统中应尽G18339G18331用这G12193集成稳压G9316，以保G16789系统的G2499G19764G5049作。G1038G19462止大G5145G5242电G13605电压G8886动给稳压电G9316G5049作G5114G7481的困难，目前G5062普遍G18331用恒压变压器作G1038稳压电G9316的电G9316变压器。这些在设计时G18129需引起注意。系统给定电G9316电G17347G3282G3926G99112第四章触发电路的设计晶闸管的G16314发是保G16789G6984个直流调速系统G14033够稳定G5049作的前G6564条件。在晶闸管直流调速系统中，G16314发装置是十G2010G18337要的控制单元。目前G16314发装置的G12193类很G3822。G1867体电G17347G2520式G2520G7691，设计者G5529G20047G7693G6466系统实G19481需要合G10714地选择G16314发电G17347。第五章调速系统动态参数的工程设计G4557于调节器的动态G5049程设计，首先选择调节器的G13479构，以确保系统稳定，G2528时满足所需要的稳态G12946G5242。G1889选择调节器的参G6980，以满足动态性G14033指G7643。设计G3822环控制系统的一G14336G2419G2029是从内环开始，一环一环地逐步G2533外扩展。在这里是先从电流环G1849手，首先设计G3921电流调节器，G9994后G6238G6984个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，G1889设计转速调节器。双闭环调速系统的动态G13479构G3282G3926G991心得体会通过这G8437实训使G6117看清了自己G16780G3822不足的地方，G1075G4557自己的G14033力有了比较全G19766的认识和G10714解，G11705道了自己哪些不足，G4557于以后G1889学习应该往哪方G19766努力，有了更深刻的认识。，G17836有就是让G6117真真正正的了解到掌握集散控制是一件不容易的事，G1306G6117以后一定G1262努力，更G3921的G2447掌握集散控制，G1038以后G5049作打G3921基础参考文献A61A62A63A64A65A66A67A68A69A70A71A72A71A73A74A75A76A77A78A79A80A81A67A82A83A84A85A86A80A87A62A88A88A62A61A79A63A89A90A91A87A92A67A68A69A68A93A94A95A61A96A63A67A97A98A99A82A83A84A85A86A80A100A87A79A101A101A101A6713A102A103A104A105A106A107A108