[毕业设计精品]基于晶闸管整流的双闭环直流调速控制器的设计

课程设计报告A11A2电气专业核心课综合课程设计课程设计基于晶闸管整流的双闭环直流调速控制器设计系别机电自动化学院专业班级电气学生姓名学生学号指导教师（课程设计时间2011年6月19日2011年6月30日）课程设计报告A02A3目录目录21方案介绍911A4A5A6A7812A4A5A8A9A10A11A12A13A14A15A16A17A17A18A19A20A21A22A18A19A21A22A18A21A22A23A2313A24A25A26A27A28A29A30A31A32A3332主体方案设计820A34A35A36A37A4A5A38A39921A40A41A42A11A4A5922A43A44A43A45A46A39A47A31A5A48A12A49A501123A51A44A52A53A54A55A56A31A49A571424A42A58A46A31A4A51425A34A42A11A59A60A42A11A31A4A51626A61A62A29A30A31A4A5203系统调试及主电路设计图254结论305总结与体会306参考文献30课程设计报告A633A641方案介绍11设计要求及相关数据111设计要求1设计思路清晰，给出整体设计框图2单元电路设计，给出具体设计思路和电路3分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析4绘制总电路图5写出设计报告112设计相关数据基本数据直流电动机220V、136A、1460R/MIN、CE0132VMIN/R晶闸管装置放大系数KS40，TS00017S电枢回路总电阻R05时间常数TI003S，TM018S电流反馈系数007V/A，T10002S转速反馈系数0007VMIN/V，T2001S设计要求静态指标无静差12设计原理思路和框图通过调节处罚装置GT的控制电压CU来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压DU，从而实现平滑调速和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不G1177G3324G13475G8994G5627和可G19764G5627G990G18129G5468大G6564G20652，而G1000G3324G6228G7427G5627G14033G990G1075现实出G17751大的G1260G17246G5627G452A65A66A67A66A68A69A70A71A72A73A74A65课程设计报告A754A76G4557G1122要求G3324G980G4462G14551G3272G1881无G13435平滑调速的系统来G16840，G1209调节电枢G1391电电压的方G5347G1038G7380G3921，G14270动控制的直流调速系统G5460G5460G1209调压调速G1038主，G7693据晶闸管的G10317G5627，可G1209通过调节控制G16294G162大G4579来调节电压G452G5415整流G17139G17745G4493G18339G17751大G6122直流电压脉动G17751G4579时G5224G18331G11004G989相整流电路，G1866G1144流G1403G11013G989相电G9316G1391电G452G989相整流电路G1025G2460分G989相G2334波和G1852控G7737整流电路，G3252G1038G989相G2334波整流电路G3324G1866变压G3132的G1120G8437G1403G2559有直流分G18339，G6937不G18331G11004，本设计G18331G11004G1114G989相G1852控G7737整流电路来G1391电，G16825电路G7171目G2081G5224G11004G7380G5203G8879的整流电路，G17767出电压波动G4579，G17878G2524直流电动机的G17139G17745，并G1000G16825电路组G6116的调速装置调节G14551G3272G5203，G14033实现电动机G17842G13505、平滑G3332转速调节、电动机不可G17882G17828G15904G12573G6228G7427要求G452主电路原理图G3926图G20G16G21所G12046G452A65A66A67A77A78A79A80A73A74A65G989相G1852控制整流电路G11013晶闸管G57G55G20、G57G55G22、G57G55G24G6521G6116G1861G19464G7509组，晶闸管G57G55G23、G57G55G25、G57G55G21G6521G6116G1861G19463G7509组，G3324电路控制G991，G2494有G6521G3324电路G1861G19464G7509组G1025电位G1038G7380G20652G2460G2528时G17767G1849触发脉冲的晶闸管，G1209及G6521G3324电路G1861G19463G7509组G1025电位G7380G1314而G2528时G17767G1849触发脉冲的晶闸管，G2528时G4560通时，G6177G7512G6116G4448整的整流电路G452晶闸管的控制G16294G18129G7171G162，G3324G980G1022G2620G7411G1881G25G1022晶闸管G18129要G15999触发G980G8437，触发G20046G5219G1393G8437G1038G57G55G20G252G57G55G21G252G57G55G22G252G57G55G23G252G57G55G24G252G57G55G25，晶闸管必G20047G1017G7696G6365G13546G2507G17730流G4560通，G25G1022触发脉冲相位G1393G8437相差G25G19A81，G2494有G17837样G6177G14033使电路正常工作G452G1038G1114使元件免受G3324突发情况G991超过G1866所承受的电压电流的侵害，电路G1025加G1849G1114过电压、过电流G12573保护装置G45213双闭环调速系统的组成双闭环调速系统G7171G11013单闭环G14270动调速系统发展而来的G452单闭环调速系统使G11004G1114G980G1022比例积分调节G3132组G6116，速度调节G3132可G1209得到转速的无静差调节G452从扩大课程设计报告A825A83调速G14551G3272的G16294度来看,单环系统已G14033基本G990满足生产机械G4557调速的要求G452但G7171,任何调速系统总G7171需要启动与停止的,从电机G14033承受的过G17745电流有G980G4462限制来看,要求启动电流的峰值不要超过允许数值G452G1038达到G17837G1022目的,G18331G11004电流截止G17139反馈的系统,就G14033得到启动电流波形,见图G20G16G22G1025实线所G12046G452波形的峰值正G3921达到直流电动机所允许的G7380大冲击电流DMI,G1866启动时间G10381TG452A84A85A86A87A88A89A90A91A92A93A94A95A96A97A98A99A100A101A102实际的调速系统,除要求G4557转速进G15904调整外,G5468多生产机械还G6564出G1114加快启动和制动过程的要求,例G3926可G17882轧钢,龙门刨床G18129G7171G13475常处G1122正反转工作状态的,G1038G1114G6564G20652生产率,要求尽G18339缩短过渡过程的时间G452从图G22G16G22启动电流变化的波形可G1209看到,电流G2494G3324G5468短的时间G1881就达到G1114G7380大允许值DMI,而G1866他时间的电流均G4579G1122此值,可见G3324启动过程G1025,电机的过G17745G14033力并没有充分利G11004G452G3926果G14033使启动电流G6365虚线的形状变化,充分利G11004电动机的过G17745G14033力,使电机G980直G3324G17751大的加速转矩G991启动,启动时间就会大大缩短,G2494要2T就够G1114G452G990述设想G6564出G980G1022理想的启动过程曲线,G1866G10317点G7171G3324电机启动时,启动电流G5468快加大到允许过G17745G14033力值DMI,并G1000保持不变,G3324G17837G1022条件G991,转速N得到线G5627增长,G5415开到需要的大G4579时,电机的电流急剧G991降到克服G17139G17745所需的电流FZI值,G4557G5224G17837种要求可控硅整流G3132的电压G3324启动G980开始时G5224G1038DMIR,随着转速N的G990升,DMEUIRCNG1075G990升,达到稳G4462转速时,FZEUIRCNG452G17837就要求G3324启动过程G1025把电动机的电流G5415作G15999调节G18339,使之维持G3324电机允许的G7380大值DMI,并保持不变G452G17837就要求G980G1022电流调节G3132来G4448G6116G17837G1022任务G452带有速度调节G3132和电流调节G3132的双闭环调速系统便G7171G3324G17837种要求G991产生的,G3926G991图G20G16G23G452课程设计报告A1036A104A105A106A107A108A109A110A111A112A113A114A115A116A117A113A118A110A119A120A121A122A123A105G1866G1025ASRG1038转速调节G3132，ACRG1038电流调节G3132，G55GG1038直流测速发电机，G55AG1038电流互感G3132，UPEG1038电力电子装置，UNG1038转速给G4462电压，UNG1038转速反馈电压，UIG1038电流给G4462电压，UIG1038电流反馈电压G452G1038G1114实现转速和电流两种G17139反馈分别起作G11004，G3324系统G1025设置G1114两G1022调节G3132，分别调节转速和电流，G1120G13785之间实G15904G1030G13435G13864G6521，G3926图G22G16G23所G12046G452G17837就G7171G16840把转速调节G3132的G17767出G5415作电流调节G3132的G17767G1849，G1889G11004电流调节G3132的G17767出G2447控制晶闸管整流G3132的触发装置G452从闭环结G7512G990看，电流调节环G3324G18336G19766，G2495G1881环G727转速调节环G3324外G17805，G2495G1582外环G452G17837样就形G6116G1114转速、电流双闭环调速系统G452G1038G1114G14731得G14403G3921的静、动态G5627G14033，双闭环调速系统的两G1022调节G3132G18129G18331G11004PI调节G3132G452G18331G11004PIG3423的G3921处G7171G1866G17767出G18339的稳态值与G17767G1849无G1863，而G7171G11013G4439G2530G19766环节的需要G1927G4462的G452G2530G19766需要PI调节G3132G6564G1391多G1052大的G17767出值，G4439就G14033G6564G1391多G4581，直到G20293和G1038止G452双闭环调速系统的静G10317G5627G3324G17139G17745电流G4579G1122G7380大电流MAXDI时G15932现G1038转速无静差，G17837时，转速G17139反馈起主要调节作G11004G452G5415G17139G17745电流达到MAXDIG2530，转速调节G3132G20293和，电流调节G3132起主要调节作G11004，系统G15932现G1038电流无静差，得到过电流的G14270动保护G452G17837就G7171G18331G11004G1114两G1022PI调节G3132分别形G6116G1881、外两G1022闭环的G6940果G452131稳态结构框图和动态数学模型（1）稳态结构框图G1038G1114分析双闭环调速系统的静G10317G5627，必G20047G1820绘出G4439的稳态结G7512框图，G3926G991课程设计报告A1247A125图1G16G24所G12046G452电流调节G3132和转速调节G3132均G1038具有限G5145G17767出的PI调节G3132，G5415G17767出达到G20293和值时，G17767出G18339的变化不G1889G5445G2721G17767出，除G19762产生反G2533的G17767G1849G6177G14033使调节G3132G17876出G20293和G452G5415G17767出G7422达到G20293和时，稳态的G17767G1849G1571差电压总G7171G1038G19658G452正常G17828G15904时，电流调节G3132设计G6116总G7171不会G20293和的，而转速调节G3132有时G17828G15904G3324G20293和G17767出状态，有时G17828G15904G3324不G20293和状态G452A126A127A128A129A130A131A132A133A134A135A136A137A138A139A140A141A142A143A144A126G1866G1025G162G1038转速反馈系数，G163G1038电流反馈系数G452分析静G10317G5627的G1863G19202G7171G6496G6581G17837样的PI调节G3132的稳态G10317G5461，G980G14336G4396G3324两种状况G311G20293和G17767出达到限G5145值G452即G20293和调节G3132G7254时G19560G7041G1114G17767G1849和G17767出间的G13864系，相G5415G1122使G16825调节环开环G452G312不G20293和G17767出G7422达到限G5145值G452即PI的作G11004使G17767G1849G1571差电压UG3324稳态时总G1038G19658G452实际G990，G3324正常G17828G15904时，电流调节G3132G7171不会达到G20293和状态的G452G3252此，G4557G1122静G10317G5627来G16840，G2494有调速调节G3132G20293和与不G20293和两种状况G7081G709转速调节G3132不G20293和稳态时，他G1216的G17767G1849G1571差电压G18129G7171G19658，G3252此NUN/NO，从而得到G991图G20G16G25静G10317G5627的CAG8585G452G708G21G709转速调节G3132G20293和G17767出达到限G5145值IMU，转速外环G2588开环状态，转速的变化G4557系统不G1889产生G5445G2721G452双闭环系统变G6116G980G1022电流无静差的点电流闭环调节系统G452稳态时G44A145G32UIMG18G163G32G44A146A147，从而得到图G20G16G25静G10317G5627的AG37G8585G452G17837样的静G10317G5627G7186G9994比带电流截止G17139反馈的单闭环系统静G10317G5627G3921G452G9994而，实际G990G17828G12651放大G3132的开环放大系数并不G7171无G12363大，G10317别G7171G1038G1114G18003免G19658点G9430移而G18331G11004G256G1946PI调节G3132G257时，静G10317G5627的两G8585实际G990G18129NG11065有G5468G4579的静差，见图G22G16G25KS1/CEUNUCIDENUD0UNASRUIRACRUIUPE课程设计报告A1488A149的虚线G452A150A151A152A153A154A155A156A157A158A159A160A161A162A163A164A165A166G1866G1025G5415DDMII因此，按G7424课题的设计要求，用于晶闸管G17819电流保护的G5567速G10088断器的G20081G4462电G2399可选G6333370V。26控制系统的设计晶闸管整流的双闭环G11464流G16855速系统主要由G13485G4462环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度G7828G8991环节G1209G2462电流G7828G8991环节G13464G6116。为G1114G1363转速负反馈和电流负反馈G2010别起作用，系统设置G1114电流G16855节器ACR和转速G16855节器ASR。电流G16855节器ACR和电流G7828G8991反馈G3250路G7512G6116G1114电流环G727转速G16855节器ASR和转速G7828G8991反馈G3250路G7512G6116转速环，称为双闭环G16855速系统。因转速换包围电流环，故称电流环为G1881环，转速环为外环。在电路中，ASR和ACR串联，即把ASR的输出G5415做ACR的输G1849，再由ACRG5483输出G2447控制晶闸管整流器的触发器。为G1114G14731G5483G14403G3921的静、动G5589G5627G14033，转速和电流G1016个G16855节器一般G18129采用G1867有输G1849输出G19492幅G2163G14033的PIG16855节器，G1000转速和电流G18129采用负反馈闭环。该G7053案的G2419G10714框G3282G3926G328229所示。A5729A58A59A60A57为G1114G14731G5483G14403G3921的静动G5589G5627G14033，转速和电流G1016个G16855节器一般G18129采用PIG16855节器。G3282210为双闭环G16855速系统的G12295G5589结G7512G3282。G3282211为双闭环G16855速系统的G12295G5589结G7512G3282。ACR和ASR的输G1849、输出信号的极G5627，主要视触发电路对控制电G2399的要求G13792G4462。若触发器要求ACR的输出UCT为正极G5627，由于G16855节器一般为反G2533输G1849，G2029要求ACR的输G1849UI为负极G5627，所G1209，要求ASR输G1849的G13485G4462电G2399UN为正极G5627。G7424文G3534于这种思G5831进行ASR和ACR设计。电G2399电流G7828G8991ASRACR整流触发装置电动G7438负载速度G7828G8991课程设计报告A6122A62A63A64A65A66A67A68A69A70A71A72A73A74A75A76A77A78A63A63A64A65A66A66A68A69A70A71A72A73A74A79A76A77A78A63G3534G7424G6980据G11464流电动G7438220V、136A、1460R/MIN、CE0132VMIN/R晶闸管装置放大系G6980KS40，TS00017S电枢G3250路总电阻R05时G19400G5132G6980TI003S，TM018S电流反馈系G6980007V/A，T10002S转速反馈系G69800007VMIN/V，T2001S设计要求静G5589指标G7092静差动G5589指标电流G17241G16855G18339I5，G12366载启动到G13792G4462转速时的转速G17241G16855G18339N10参G6980计算261电流环的设计（1）确G4462时G19400G5132G6980。1）整流装置滞后时G19400G5132G6980TS,三相桥式整流电路的G5191均失控时G19400TS00017S。2）电流滤G8886时G19400G5132G6980TOI,三相桥式电路每个G8886头的时G19400是333MS，为G1114G3534G7424滤G5191G8886头，应有（12）TOI333MS,因此取TOI2MS0002S。3）电流环G4579时G19400G5132G6980TI,按G4579时G19400G5132G6980近似处G10714，取TITSTOI00037S。（2）确G4462电流环设计G6116何种典型系统。根据设计要求I5因此，电流环可按典型型系统设计。（3）电流G16855节器的结G7512选G6333。电流G16855节器选G6333PI型，G1866传递函G6980为1IACRIISWSKS（4）选G6333电流G16855节器参G6980。ACRG17241前时G19400G5132G6980IIT0003SG727电流开环增益因要求005CI，所G1209满足近似G7477件。2）校验G5585G11065反电动势对电流环影响的近似G7477件是否满足13CIMLTT，课程设计报告A9424A95G10628在CILMSSTTA96A961182400301801313CI,满足近似G7477件。按照G990述参G6980，电流环满足动G5589设计指标要求和近似G7477件。262转速环的设计（1）确G4462时G19400G5132G6980。1）电流环G12573效时G19400G5132G6980为200074ITSG7272）转速滤G8886时G19400G5132G6980ONT，根据所用G8991速发动G7438纹G8886情况，取ONT001S3）转速环G4579时G19400G5132G6980ONT按G4579时G19400G5132G6980近似处G10714，取200174ONIONTTTS。（2）确G4462G4570转速环设计G6116何种典型系统。由于设计要求转速环G7092静差，转速G16855节器必须含有G12227G2010环节G727G2460根据动G5589设计要求，应按典型型系统设计转速环。（3）转速G16855节器的结G7512选G6333。转速G16855节器选用PI型，G1866传递函G6980为1NASRNNSWSKS（4）选G6333转速G16855节器参G6980。按跟随和抗G5190G6212G5627G14033G18129G14033G17751G3921的G2419G2029取H5，G2029ASRG17241前时G19400G5132G69805001740087NNHTS转速环开环增益为2222163964222500174NNHKSHT于是，ASR的G8616G1375系G6980为71101740500070251801320050621NRTHTCHKMEN（5）计算转速G16855节器的电路参G6980。转速G16855节器G2419G10714G3282G3926213所示，按所用运算放大器，取R040K，各电阻和电容G1552计算G3926下KKRKRNN468407110取470K课程设计报告A9725A98F0185F100185F104700087RC63NNNA99取02UFFFRTCONON110400104430取1UFA100A101A102A103A104A105A106A107A108A109A110A111A100（6）校验近似G7477件。转速环G6142止G20069G1058711/345NCNNNKKS1）校验电流环传递函G6980简化G7477件是否满足G10628在117630037011353131SSTKIICN,满足简化G7477件。2）校验G4579时G19400G5132G6980近似处G10714是否满足，G10628在1173801011353131SSTKONICN,满足近似G7477件。3系统调试由于G7424文只进行G1114G10714论G5627设计，故在系统G4445装G994G16855G16809阶段只对控制电路G18108G2010进行G1114MATLAB仿真，G1209G2010析G11464流电G7438的启动G10317G5627。采用MATLAB中的SIMULINK工G1867箱对系统在阶跃输G1849和负载G6212动情况下的动G5589响应（主要为转速和电枢电流）进行仿真。仿真可采用G19766G2533传递函G6980的仿真G7053G8873或G19766G2533电G8680系统G2419G10714结G7512G3282的仿真G7053G8873，G7424文采用G19766G2533传递函G6980的仿真G7053G8873。系统仿真结G7512G3926G328230所示。课程设计报告A11226A113A114A115A116A117A118A119A120A121A122A123A11431电流环的结构图和仿真结果A124A125A126A127A128A129A130A131A132A124A125A126A133A128A129A130A134A135A131A136课程设计报告A13727A13832转速环结构图和仿真结果33转速环仿真结果A139A140A141A142A143A144A145A146A147A148课程设计报告A14928A150A139A140A151A142A143A144A152A146A147A148A153A139A140A154A142A143A144A155A156A148A157A158G3282G990G18108为电G7438转速曲线，下G18108为电G7438电流曲线。加电流启动时电流环G4570电G7438速度提G20652，并G1000保G6357为最大电流，G13792此时速度环G2029G993起作用，G1363转速随时G19400线G5627G2476化，G990G2331到饱和状G5589。进G1849G12295G5589运行后，转速换起主要作用，保G6357转速的G12295G4462。在G12544一秒时，外加一G6212动信号，此时转速G2475G6212动信号影响有所下降，G1306因为转速环的作用G18337新G4570转速拉G1849G12295G4462课程设计报告A14929A150A153A139A140A159A160A161A162A163A164A165A166A167A168A169A155A157A158A153课程设计报告A14930A15033主电路图设计课程设计报告A17031A1715结论双闭环G11464流G16855速系统G12373加G13485G4462电G2399由静止状G5589启动时，转速和电流的动G5589G17819G12255G3926仿真G328243所示。由于在启动G17819G12255中转速G16855节器ASR经历G1114G993饱和、饱和、退饱和三个阶段，即电流G990G2331阶段、恒流G2331速阶段和转速G16855节阶段。G1186启动时G19400G990看，G12544二阶段恒流G2331速是主要的阶段，因此双闭环系统G3534G7424G990G4466G10628G1114电流G2475G19492制下的G5567速启动，G2045用G1114饱和非线G5627控制G7053G8873，达到“G1946时G19400最G1260控制”。带PIG16855节器的双闭环G16855速系统G17836有一个G10317点，就是转速必G17241G16855。在双闭环G16855速系统中，ASR的作用是对转速的抗G6212G16855节并G1363G1055在G12295G5589是G7092静差，G1866输出G19492幅G1927G4462允许的最大电流。ACR的作用是电流跟随，G17819流自动保护和G2462时G6245制电G2399的G8886动。通G17819仿真可知启动时，让转速外环饱和G993起作用，电流G1881环起主要作用，G16855节启动电流保G6357最大，G1363转速线G5627G2476化，迅速达到G13485G4462G1552G727G12295G5589运行时，转速负反馈外环起主要作用，G1363转速随转速G13485G4462电G2399的G2476化G13792G2476化，电流G1881环跟随电流外环G16855节电G7438的电枢电流G1209G5191衡负载电流6总结与体会G7424次设计可G1209巩固已经学G17819的知识，G16855速系统在生活中应用也G5468G3822，G3921的G12295G4462的G20652效G2460经济的系统才有生G4396G1055G2159，纸G990学G17819的G10714论最终要G994G4466践结合起G7481，课G12255设计G993G2528于G5191时的一个G4579G4466验，设计是一个系统，既然是一个系统G5415然综合G5627G20652，设计的G17819G12255中G5415然会遇到G5468G3822的问题，发G10628问题就G12227极G16311G1927问题，设计可G1209宽阔思G13783的G12366G19400，让专业G6228G14033G5483到G2331华。因为G7424次课G1