自动控制系统课设ppt

自动控制系统课程设计

—双闭环直流调速系统指导老师：小组成员：

目录一二三四直流拖动控制系统总体设计

变流器主电路参数计算和保护环节设计调速系统控制单元的确定和调整调速系统动态参数的工程设计系统仿真一、直流拖动控制系统总体设计直流调速系统拖动方案的确定直流调速系统控制方案的确定直流调速系统拖动方案的确定直流调速系统控制方案的确定1.直流调速系统拖动方案的确定●拖动方案的确定，实质上就是晶闸管变流装置主电路的接线方式和直流电动机的选择两个问题●直流电动机数据已给定，我们所要确定的就是晶闸管变流装置主电路的接线方式，由图一，综合考虑经济性和对系统的要求，我们选用了单相半控桥式整流电路●由于调节电枢电压可以实现无极调速，直流电动机的调速方式我们选择调节电枢供电电压2、直流调速系统控制方案的确定◆根据设计任务书中所提出的稳态调速指标要求，确定采用闭环控制◆设计任务书中对系统的静、动态性能指标有较严格的要求，而对减速调节和停车制动要求不高，因此，我们采用了典型的转速、电流双闭环系统二、变流器主电路参数计算和保护环节设计一般情况下，晶闸管装置所要求的交流供电电压与电网供电电压是不一致的，同时要求晶闸管主电路与电网隔离，因此，需配置整流变压器整流变压器参数的计算，首先根据整流电路型式和负载所要求的整流电压和整流电流计算二次侧电压、二次侧电流、和一次侧电流，从而确定变压器一二次容量和平均计算容量，最后根据上述数据选用变压器或自行设计1、整流变压器额定参数的计算2、主电路器件的计算与选择▲根据指导书中计算整流元件的额定电压和额定电流，在考虑安全余量的情况下，经过查阅资料，我们选用了普通晶闸管KP2003、主电路保护环节的设计与计算过电压保护方面，交流侧采用阻容保护，直流侧采用了阻容保护和硒堆保护，其中硒堆保护硒片数n=7,硒片面积用40*40mm2,晶闸管保护采用元件换相保护过电流保护方面采用串联快速熔断器电压和电流上升率的限制方面采用串联空心电抗器为了使电流连续、限制电流脉动，我们采用在直流侧串联带空气隙的铁芯电抗器三、调速系统控制单元的确定和调整1、检测环节■由于直流测速发电机无需另设整流装置，且无剩余电压，故转速检测我们采用了直流测速发电机ZFC121，■由于交流互感器检测方式线路简单、经济、隔离性好，所以电流检测我们采用了交流互感器LMZJ1-0.52、调节器的选择与调整为了实现系统稳态时无静差，ASR和ACR都才有用了带积分环节的PI调节器PI调节器由5G24组成，其中VD3、VD4和电位器RP1、RP2组成钳位反馈限幅电路，反馈回路接入R1、C1，构成PI调节器调节器限幅采用了外限幅和内限幅相结合的方法为了防止系统停车期间，由于干扰信号的作用使电机出现转动，采用了调节器锁零给定积分器采用指导书中的电路，系统稳态时给定积分器的输出信号与输入信号大小相等触发电路由单结晶体管BT33F构成调节器线路如下所示调速系统中，为了保护电气设备和机械设备的安全，须限制电动机的最大电流最大电压以及晶闸管变流装置的αmin和βmin角等，一般要求对调节器输出限幅。本电路采取内限幅，电路图如图所示：

调节器限幅

由于PI调节器的积分作用，在调速系统停车期间，调节器会可能因输入干扰信号而使电动机爬行，这是不允许的，因此，在没有给出电动机启动指令之前，必须将其锁零。锁零电路原理图

锁零电路中电平检测电路

图1双闭环直流调速系统原理图四、调速系统动态参数的工程设计与仿真++-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd++-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU*iLMMUPE图1双闭环直流调速系统原理图-IdLUd0Un+--+-UiACR1/RTls+1RTmsU*iUcKsTss+1Id1Ce+E

T0is+11

T0is+1ASR1

T0ns+1

T0ns+1U*nn图2双闭环调速系统结构框图Ud0(s)+-Ui(s)ACR1/RTls+1U*i(s)Uc

(s)KsTss+1Id

(s)

T0is+11

T0is+1图3忽略反电动势动态影响的电流环动态结构图1、电流调节器的设计电流环的控制对象是双惯性的，为了保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，要校正成典型I型系统，采用PI调节器2、转速调节器的设计n

(s)+-Un

(s)ASRCeTmsRU*n(s)Id

(s)

T0ns+11

T0ns+1U*n(s)+-IdL

(s)图3、用等效环节代替电流环的转速环的动态结构图由于典型II型系统具有较好的抗扰性能，同时系统的非线性作用会使超调量大大降低，因此转速环按典型II系统进行设计，同样采用PI调节器3、系统仿真图4，双闭