毕业设计直流双闭环调速

1、双闭环直流调速系统设计 摘要 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角大小来调节电压。主电路采用三相全桥全控整流电路来供电。本文包含电流环、转速环，设计两个调节器，实现电流和转速的负反馈调节，结构上，电流环在内部，转速环在外部， 通过确定调节器结构进而确定参数，得出结构框图从而通过MATLAB对整个系统仿真分析画出调速系统的原理图。关键词：电流环、转速环 目录前言第一章 绪论1.1直流调速系统的概述.1.2设计内容和要求.1.2.1设计内容.1.2.2设计要求.第二章. 双闭环直流调速系统设计框图第三章 系统电路的结构形式和双闭环调速系

2、统的组成 3.1主电路的选择.3.2双闭环调速系统的组成第四章 主电路各器件的选择与参数的确定 4.1交流变压器的容量的计算与选择.4.2整流元件晶闸管的选型.4.3电抗器设计.第五章 驱动电路的设计5.1晶闸管的触发电路.5.2触发变压器的设计.第六章 转速环与电流环结构的确定与参数的计算6.1电流调节器的计算.6.2转速调节器的计算小结.参考文献.附图. 前言详细地设计。 第一章 绪论1.1直流调速系统的概述 调速方法通常有机械的、电气的、液压的、气动的几种，仅就机械与电气调速方法而言，也可采用电气与机械配合的方法来实现速度的调节。电气调速有许多优点，如可简化机械变速机构，提高传动效率，操

3、作简单，易于获得无极调速，便于实现远距离控制和自动控制，因此在生产机械中广泛采用电气方法调速。由于直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、价格便宜、制造方便、 维护容易，但是长期以来，直流调速系统一直占据垄断地位。所以，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形 式。在我国许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、海洋钻探、金属加工、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力拖动的场合，仍然广泛采用直流调速系统。而且，直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基础。1.2设计内容和要求1.2.1 设计内容1.运用调解器工程设计法设计A

4、SR与ACR；2调速系统主电路元部件的选择与参数计算；3.驱动控制电路的选型设计；4.设计出上述设计的直流双闭环调速系统的完整硬件实现原理图 1.2.2设计要求电流超调量第二章 双闭环直流调速系统设计框图直流电机的供电需要三相直流电，在生活中直接提供的是三相交流380V电源，因此要进行整流，故本设计用三相全桥将交流整流成直流，最后达到要求电源供给直流电动机。直流电动机双闭环直流调速系统三相交流电源三相全桥整流驱动电路整流供电整流双闭环直流调速系统系统框图三相交流电路的交、直流侧及三相桥式整流电路中晶闸管中电路保护有电压、电流保护。驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重

5、要环节，对整个装置的性能有很大影响。采用性能很好的驱动电路，可以使电子电子装置工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率，可靠性和安全性都有重要的意义。驱动电路的基本任务，就是将信息电子电路传来的信号按照控制目标的要求，转换为可以加在电力电子期间控制端和公共端之间，可以使其开通和关断的信号。第三章 系统电路的结构形式和双闭环调速系统的组成3.1 主电路的选择 改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压或者改变励磁磁通，都需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种： （1）旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电

6、压。 （2）静止可控整流器。用静止的可控整流器，如汞弧整流器和晶闸管整流装置，产生可调的直流电压。（3）直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压从20世纪50年代开始，采用汞弧整流器和闸流管这样的静止变流装置来代替旋转变流机组，形成所谓的离子拖动系统。离子拖动系统克服旋转变流机组的许多缺点，而且缩短了响应时间，但是由于汞弧整流器造价较高，体积仍然很大，维护麻烦，尤其是水银如果泄漏，将会污染环境，严重危害身体健康。因此，应用时间不长，到了20世纪60年代又让位给更为经济可靠的晶闸管整流器。1957年，晶闸管问世，它是一种大

7、功率半导体可控整流元件，俗称可控硅整流元件，简称“可控硅”，20世纪60年代起就已生产出成套的晶闸管整流装置。晶闸管问世以后，变流技术出现了根本性的变革。目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward-Leonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。三相全桥可控电路图如下：主电路原理图如下：双闭环系统的组成转速、电流双闭环直流调速系统结构框图转速、电流环直流调速系统原理图为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串联连接。把转速调节器ASR的输出作为电流调节器ACR的输入，用电流

8、调节器的输出去控制晶管整流的触发器。从闭环结构上看，电流调节环在里面，是内环；转速调节环在外面，叫做外环。第四章 主电路各器件的选择与参数的确定 式中，r (4-6) 设计时取额定容量70KVA (4-9) (4-10)由此可求出晶闸管的额定电流取额定电流150A即 (4-13)所以 （4-14） (4-16)式中 (4-17) (4-19)=11.526mH （4-20）可取电感15Mh=15+0.004+2.77=17.774Mh可取电感20mh （4-21） 第六章 转速环与电流环结构的确定与参数的计算 6.1电流调节器的计算 电流调节器的设计（1）确定时间常数 装置滞后时间常数Ts=0

9、.0017s 电流滤波时间常数Toi=0.002s电流环小时间常数之和 Ti=Ts+Toi=0.0037s(2)电流调节器结构依据题意要求设计为典I型（3）计算电流调节器参数电流调节器超前时间参数 =T=0.03s设计要求， 电流环环增益：K=135.1sACR的比例系数Ki=(4)校检近似条件电流环截止频率=K检验晶闸管整流装置传递函数的近似条件 满足近似条件检验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 满足近似条件检 验 电 流 环 小 时 间 常 数 近 似 处 理 条 件 满足近似条件（5）计算调节器电阻和电容Ro=40KR 含给定滤波和反馈滤波的PI型电流调节器6.2转速调节器的计算 转速调节器的设计 （1） 确定时间常数 电流环等效时间常数 转速滤波时间常数T=0.01s转速环小时间常数 （2） 选择转速调节器结构 按照设计要求，选用PI调节器（3） 计算转速调节器参数 取h=5 （4） 检验近似条件 转速环截止频率 电流环传递函数简化条件 满足近似条件转速环小时间常数近似处理条件 满足近似条件（5） 计算调节器电阻和电容 含给定滤波和反馈滤波的的PI型转速调节器 小结 通过本次课程设计，我进一步掌握了运动控制这一门课，同时也对自己所学专业的应用领域有了一定的了解，在设计过程中，我体验到了平时多查