电力拖动V-M双闭环不可逆直流调速系统课程设计
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(电力行业)电力拖动双闭环不可逆直流调速系统课程设计由于电网电压与工作电压（U2）常常不一致，故在主电路前端需配置一个整流变压器，以得到与负载匹配的电压，同时把晶闸管装置和电网隔离，可起到降低或减少晶闸管变流装置对电网和其他用电设备的干扰。
考虑到控制角α增大，会使负载电流断续，并且负载为直流电动机时，由于电流断续和直流的脉动，会使晶闸管导通角θ减少，整流器等效内阻增大，电动机的机械特性变软，换向条件恶化，并且增加电动机的损耗，故在直流侧串接一个平波电抗器，以限制电流的波动分量，维持电流连续。
为了使元件免受在突发情况下超过其所承受的电压电流的侵害，电路中加入了过电压、过电流保护装置。
图2-12．2闭环调速系统的组成开环直流调速系统调节控制电压U c就可改变电动机的转速。
如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速，但是，对静差率有较高要求时，开环调速系统往往不能满足要求。
这时就要采用闭环调速系统。
采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现采用KJ041集成触发电路的同步电压应滞后于主电路电压180度。
本设计主电路整流变压器采用D，y-11联结，同步变压器采用D，y-11，5联结。
这时，同步电压选取的结果见表4-1。
图4-1同步变压器和整流变压器接法晶闸管,VT1,VT2,VT3,VT4,VT5,VT6主电路电压,+Ua,-Uc,+Ub,-Ua,+Uc,-Ub同步电压,-Usa,+Usc,-Usb,+Usa,-Usc,+Usb表4-1各晶闸管的同步电压第五章双闭环系统调节器的动态设计5．1电流调节器的设计5.1.1时间常数的确定系统电磁时间常数T l：由上可知LΣ=35.98mH，RΣ=0.5，感谢阅读。
《电力拖动自动控制系统》课程综述
电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统简介电力拖动自动控制系统包括：直流调速系统和交流调速系统。
直流调速系统包括：直流调速方法、直流调速电源和直流调速控制。
交流调速系统包括：交流调速系统的主要类型、交流变压调速系统、交流变频调速系统、绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统和同步电动机变压变频调速系统。
电力拖动自动控制系统课程内容介绍第一篇直流调速系统闭环反馈直流调速系统1.1 直流调速系统用的可控直流电源根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。
常用的可控直流电源有以下三种: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压。
静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。
直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。
1.2 晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题本节讨论V-M系统的几个主要问题：（1）触发脉冲相位控制；（2）电流脉动及其波形的连续与断续；（3）抑制电流脉动的措施；（4）晶闸管-电动机系统的机械特性；（5）晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数。
1.3 直流脉宽调速系统的主要问题自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制（PWM）的高频开关控制方式形成的脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即直流PWM 调速系统。
（1）PWM变换器的工作状态和波形；（2）直流PWM调速系统的机械特性；（3）PWM 控制与变换器的数学模型；（4）电能回馈与泵升电压的限制。
1.4反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计本节提要:转速控制的要求和调速指标；开环调速系统及其存在的问题；闭环调速系统的组成及其静特性；开环系统特性和闭环系统特性的关系；反馈控制规律；限流保护——电流截止负反馈1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型;反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件; 动态校正——PI调节器的设计;系统设计举例与参数计算转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法内容提要：转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。
电拖第2章VM不可逆调速系统
V-M系统直流等效电路
n
n U do Ia R U do R T U dom cos R T n01
Ce
Ce CeCT
Ce
CeCT n02
➢ 是一组向下倾斜的平行的直线
➢斜率为 R / CeCT
➢斜理想空载转速n0率为n0
U dom Ce
cos
n03 n04
➢电动机的负载减小到一定程度后，电枢 0
n
n
n
n
0
T
0
T
0
T
0
T
a)
b)
c)
d)
a)单象限运行 b)电压可反向的二象限运行 c) 电流可反向的二象限运行 d) 四象限运行
2.1.2 G-M系统
➢ 为了供给直流发电 机和电动机的励磁，通 常专门设置一台直流励 磁发电机GE，可装在变 流机组同轴上，也可另 外单用一台交流电动机 拖动。
➢ 设备多、体积大、 费用高、效率低、安装 须打地基、运行有噪声、 维护不方便。
n
Ua ke
Ra Rj kekT 2
T
n0
TT
+
U
_
Ea ken
T kTIa
I
U a Ea I a Ra R j
Ia
no —理想空载转速
＋
R j —电枢回路所串入的附加电阻 U f I f
T —机械特性曲线的斜率
_
电枢 他励绕组
2.2 他励直流电动机的调速
Ra Rj kekT 2
T
n0
TT
电枢回路串电阻调速
改变电 枢端电 压调速
直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统课程设计
电力拖动课程设计题目：直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统姓名：学号：班级：指导老师：课程评分：日期目录一、设计目标与技术参数二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计（二）桥式可逆PWM变换器的工作原理（三）双闭环调速系统的静特性分析（四）双闭环调速系统的稳态框图（五）双闭环调速系统的硬件电路（六）泵升电压限制（七）主电路参数计算和元件选择（八）调节器参数计算三、仿真（一）仿真原理（含建模及参数）（二）重要仿真结果（目的为验证设计参数的正确性）四、结论参考文献附录1：调速系统总图附录2：调速系统仿真图一、设计目标与技术参数直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统的设计目标如下：额定电压：U N=220V；额定电流：I N=136A；额定转速：n N：=1460r/min；电枢回路总电阻：R=0.45Ω；电磁时间常数：T l=0.076s；机电时间常数：T m=0.161s；电动势系数：C e=0.132V*min/r；转速过滤时间常数：T on=0.01s；转速反馈系数α=0.01V*min/r；允许电流过载倍数：λ=1.5；电流反馈系数：β=0.07V/A；电流超调量：σi≤5%；转速超调量：σi≤10%；运算放大器：R0=4KΩ；晶体管PWM功率放大器：工作频率：2KHz；工作方式：H型双极性。
PWM变换器的放大系数：K S=20。
二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计在电力拖动控制系统的理论课学习中已经知道，采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环调速系统就难以满足需要。
这主要是因为在单闭环调速系统中不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。
如图2-1所示。
图2-1 直流调速系统启动过程的电流和转速波形用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。
双闭环直流调速系统(课程设计)
4•仿真实验95•仿真波形分析13三、心得体会14四、参考文献161•课题研究的意义从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等。
直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。
且直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义。
2•课题研究的背景电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器，电力电机技术的迅猛发展，促使了电机控制技术水平有了突破性的提高。
从20世纪60年代第一代电力电子器件-晶闸管(SCR)发明至今，已经历了第二代有自关断能力的电力电子器件-GTR、GTO、MOSFET，第三代复合场控器件-IGBT、MCT等，如今正蓬勃发展的第四代产品-功率集成电路(PIC)。
每一代的电力电子元件也未停顿，多年来其结构、工艺不断改进，性能有了飞速提高,在不同应用领域它们在互相竞争，新的应用不断出现。
同时电机控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。
正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内发生了天翻地覆的变化。
(3-16) 取：(3-17) ◎i=4.3%<5%，满足课题所给要求。
3.3速度调节器设计电流环等效时间常数1/K。
取KT乙=0.5,贝IJ：1二2X0.0067二0.0134K(3-15)转速滤波时间常数T on。
电力拖动自动控制系统课程设计报告
一．课程设计的目的与内容1．1课程设计的目的电力拖动自动控制系统课程设计是自动化专业的一门专业课，它是一次综合性的理论与实际相结合的训练，也是本专业的一次基本技能训练，其主要目的是：（1）理论联系实际，掌握根据实际工艺要求，设计直流拖动自动控制系统的基本方法；（2）对典型的直流拖动自动控制系统进行综合性的实验，掌握各部件和整个系统的调试步骤与方法，加强基本技能训练；（3）掌握参数变化对系统性能影响的规律，培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实际问题的能力；(4)培养分析问题、解决问题的能力，学会实验数据的分析与处理，编写设计说明和技术总结报告。
1．2课程设计的内容本课程的具体对象是直流调速系统，其主要内容为：（1）测定综合实验中所用控制对象的参数；（2）根据给定指标设计调速系统的调节器，并选择各环节参数；（3）按设计结果组成系统，进行系统调试以满足给定指标；（4）研究参数变化对系统性能的影响；（5）在不可逆系统调试的基础上，组成可逆系统并进行调试；（6）设计并计算主回路参数；（7）书写课程设计论文一份（6000-10000字），绘制双闭环逻辑无环流可逆调速系统原理图一张（2#图）。
二．主电路的设计2．1主电路电气原理图及说明主电路采用转速电流双闭环调速系统，是电流环（ACR）作为控制系统的内环，转速环（ASR）作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出控制电力电子变换器UPE，从而改变电机的转速，通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差地运行。
2．2整流变压器参数的选择变压器副边电压采用如下公式进行计算：已知Udmax=220V,取Ut=1V,n=2,A=2.34In/I2n=1 C=0.5 则U2=110V由此得：变压器的变化为：K=U1/U2=380/110=3.45一次侧电流和二次侧电流I1、I2的计算：I1=1.05*287*0.861/3.45=75AI2=0.861*287=247A变压器容量的选择：S1=M1U1I1=85.5KV AS2=M2U2I2=81.5KV AS=0.5*(S1+S2)=83.5KV A因此整流变压器的参数为：变化K=3.45，容量S=83.5KV A2．3平波电抗器参数的确定Ud=2.34U2cosαUd=Un=220V, 取α=0U2=Ud/2.34cos0=94.0171VId min=(5%-10%)In,这里取10%，则有：L=0.693*U2/I d min=37.2308mHα=U*min/n N=0.0067β=U*im/2In=0.28752．4晶闸管参数的计算晶闸管的额定电压通常选取断态重复峰值电压U DRM和反向重复电压U RRM 中较小的值作为该器件的额定电压。
双闭环直流调速系统课程设计
引言直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
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。
并通过Matlab进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。
一．设计目的1．了解自动控制系统学科。
2．学习绘画双闭环直流调速系统的动态和稳态结构框图。
3．掌握双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析。
4．体会参数设计的过程及工程设计方法的基本思路。
5. 利用MATLAB仿真。
二．直流调速系统设计1.双闭环直流调速系统的组成为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者实行嵌套连接，如图一所示。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从闭环结构上看，电流环在里面称为内环，转速环在外面，称作外环。
这就形成了转速，电流反馈控制直流调速系统。
图1 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图2.双闭环的稳态结构图和静特性图2 双闭环直流调速系统的稳态结构图转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压，当调节器饱和时，输出达到限幅值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和；当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。
实验四 双闭环不可逆直流调速系统实验
实验四双闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的(1)了解闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
(2)掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
(3)研究调节器参数对系统动态性能的影响。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理许多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机经常处于起动、制动、反转的过渡过程中，因此起动和制动过程的时间在很大程度上决定了生产机械的生产效率。
为缩短这一部分时间，仅采用PI调节器的转速负反馈单闭环调速系统，其性能还不很令人满意。
双闭环直流调速系统是由速度调节器和电流调节器进行综合调节，可获得良好的静、动态性能（两个调节器均采用PI调节器），由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。
实验系统的原理框图组成如下：启动时，加入给定电压U g，“速度调节器”和“电流调节器”即以饱和限幅值输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电机转速达到给定转速(即U g=U fn)，并在出现超调后，“速度调节器”和“电流调节器”退出饱和，最后稳定在略低于给定转速值下运行。
系统工作时，要先给电动机加励磁，改变给定电压U g的大小即可方便地改变电动机的转速。
“速度调节器”、“电流调节器”均设有限幅环节，“速度调节器”的输出作为“电流调节器”的给定，利用“速度调节器”的输出限幅可达到限制启动电流的目的。
“电流调节器”的输出作为“触发电路”的控制电压U ct，利用“电流调节器”的输出限幅可达到限制αmax的目的。
在本实验中DJK04上的“调节器I”做为“速度调节器”使用，“调节器II”做为“电流调节器”使用；若使用DD03-4不锈钢电机导轨、涡流测功机及光码盘测速系统和D55-4智能电机特性测试及控制系统两者来完成电机加载请详见附录相关内容。
四、实验内容(1)各控制单元调试。
(2)测定电流反馈系数β、转速反馈系数α。
V-M双闭环不可逆直流调速系统设计
V-M双闭环不可逆直流调速系统设计一．技术要求：1．该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作2．系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）3．动态性能指标：转速超调量δn＜8%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s4．系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续5．调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施二．设计内容：1．根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图2．调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）3．动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求4．绘制V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）5．整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书三．技术数据：晶闸管整流装置：Rrec=0.032ΩΩ，Ks=45-48。
负载电机额定数据：PN=90KW，UN=440V，IN=220A，nN=1800r/min，Ra=0.088Ω，λ=1.5。
系统主电路：R∑=0.12Ω，Tm=0.1s2．1 晶闸管结构型式的确定2.1.1 设计思路本设计中直流电动机由单独的可调整流装置供电，采用三相桥式全控整流电路作为直流电动机的可调直流电源。
通过调节触发延迟角а的大小来控制输出电压Ud的大小，从而改变电动机M的电源电压。
由改变电源电压调速系统的机械特性方程式n=( U d/C eФ)-(RO+Ra)T/ CeCTФ2Ud 整流电压RO 整流装置内阻可知，改变Ud，即可改变转速n。
2.1.2 主电路的确定虽然三相半波可控整流电路使用的晶闸管个数只是三相全控桥整流电路的一半，但它的性能不及三相全控桥整流电路。
双闭环不可逆直流调速系统课程设计(matlab仿真设计)91524
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统设计(matlab simulink 仿真)前言许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。
而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。
双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。
我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。
在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈环节是专门用来控制电流的。
但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。
在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。
这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。
这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。
随着社会化大生产的不断发展，电力传动装置在现代化工业生产中的得到广泛应用，对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，这就需要越来越多的生产机械能够实现制动调速，因此我们就要对这样的自动调速系统作一些深入的了解和研究。
本次设计的课题是双闭环晶闸管不可逆直流调速系统，包括主电路和控制回路。
主电路由晶闸管构成，控制回路主要由检测电路，驱动电路构成，检测电路又包括转速检测和电流检测等部分。
V-M双闭环直流可逆调速系统建模与仿真
Hale Waihona Puke 武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书
1 设计任务与要求
1.1 技术数据
晶闸管整流装置：Rrec=0.5Ω ，Ks=40。 负载电机额定数据：PN=8.5KW，UN=230V，IN=37A，nN=1450r/min，Ra=1.0Ω ， Ifn=1.14A，GD2=2.96N.m2 系统主电路：Tm=0.17s，Tl=0.017s
(2) 系统在 5%负载以上变化的运行范围内电流连续
1.4 设计内容
(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系 统的组成，画出系统组成的原理框图
(2) 根据双闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器和电流调节器的作 用,
(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通 过 MATLAB 来进行调节器的参数调节。
1.1 技术数据............................................................................................................................1 1.2 技术指标............................................................................................................................1 1.3 技术要求............................................................................................................................1 1.4 设计内容............................................................................................................................1 2 V-M 双闭环调速系统的设计........................................................................................................2 3 电流调节器的设计........................................................................................................................5 3.1 电流环结构框图................................................................................................................5 3.2 电流环参数的计算............................................................................................................6
V-M双闭环不可逆直流调速系统设计报告(含电气原理图)
双闭环直流调速系统课程设计报告摘要：本设计是一个双闭环不可逆直流调速系统，采用了晶闸管---直流调速装置来调节直流电动机的转速。
采用晶闸管的好处是能使该直流电动机进行连续平滑的调速，且具有较宽地转速调速围（D≥10）。
此装置有可靠的过电压过电流保护措施，该调速装置在5%负载以上变化的运行围工作时，晶闸管的输出电流连续，并且具有良好的静特性与动态性能。
关键词：双闭环晶闸管转速调节器电流调节器第1章主电路各器件的选择和计算1．1 变流变压器容量的计算和选择在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流供电电压与电网电压往往不一致；此外，为了尽量减小电网与晶闸管装置的相互干扰，要求它们相互隔离，故通常要配用整流变压器，这里选项用的变压器的一次侧绕组采用△联接，二次侧绕组采用Y联接。
S为整流变压器的总容量，S为变压器一次侧的容量，1U为一次侧电压,I为一次侧电流, 2S为变压器二次侧的容量，2U为二次侧电压，1I为二次侧的电流，1m、2m为相数，以下就是各量的推导和计算过程。
2为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压U只能在一个较小的围变化，为此2必须精确计算整流变压器次级电压U。
2影响2U 值的因素有：(1)2U 值的大小首先要保证满足负载所需求的最大电流值的max d I 。
(2)晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用T V 表示。
(3)变压器漏抗的存在会产生换相压降。
(4)平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降。
(5)电枢电阻的压降。
综合以上因素得到的2U 精确表达式为：max 2max [1(1)]%[]100d N a T d d K d I U r nU I U I CU A B I ε+-+=-⋅ （4-1）式中 20U U A d =表示当控制角00α=时，整流电压平均值与变压器次级相电压有效值之比；d d U U B α=表示控制角为α时和00α=时整流电压平均值之比； C 是与整流主电路形式有关的系数；%K U 为变压器的短路电压百分比，100千伏安以下的变压器取5%=K U ，100～1000千伏安的变压器取%510K U =~；ε为电网电压波动系数。
V-M双闭环不可逆直流调速系统设计
V-M双闭环不可逆直流调速系统设计1主电路结构设计变压器调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。
旋转变流机组简称G-M系统，适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。
静止可控整流器又称V-M系统，通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变U d，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。
直流斩波器和脉宽调制交换器采用PWM受器件限制，适用于中、小功率的系统。
根据本设计的技术要求和特点选V-M系统。
在V-M系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置GT输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的输出瞬时电压U d。
由于要求直流电压脉动较小，故采用三相全控桥式整流电路。
考虑使电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥整流器供电方案。
因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约一半，这是三相整流电路的一大优点。
并且晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。
而且工作可靠，能耗小，效率高。
同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。
综上所述，选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。
三相桥式全控整流电路的原理如图1-1所示，习惯将其中阴极连接在一起到3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极，另外通常习惯晶闸管从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a，b，c三相电源相接的3个晶体管分别是VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a，b，c三相电源相接的3个晶闸管分别是VT4、VT6、VT2。
其工作特点如下：1）每个时刻均需两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。
V-M双闭环不可逆直流调速系统课设
1 前言直流电动机拖动控制系统在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
这主要由于直流电机具有良好的起，制动性能，宜于在大围平滑调速，并且直流拖动控制系统在理论上和实践上都比拟成熟，从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的根底。
由于要对电机进展稳定的转速控制，双闭环直流调速系统是现今在工业生产中应用最广泛的调速装置。
该装置转速控制稳定，抗干扰能力强但由于直流系统的本身缺陷为得到较大的调速围自动控制的直流调速系统往往采用变压调速为主。
而在变压整流装置中应用最广的是三相全控桥式整流。
这是用于三相全控桥式整流器输出直流电流的谐波小，脉动电流小，电流连续性好，往往只需要平波电抗器就可以输出稳定直流。
可保证电机稳定运行不会有较大的脉动转矩，不仅保证了拖动系统的稳定同时对直流电机的损耗也小。
本设计主要根据直流电机参数确定变压器，整流电路的相关参数，并且按照控制要求设计双闭环控制系统的构造及参数。
2主电路构造选择目前具有多种整流电路，但从有效降低脉动电流保证电流连续和电动机额定参数的情况出发本设计选用三相桥式全控整流电路，其原理如图2-1所示，习惯将其中阴极连接在一起到3个晶闸管〔531,,VT VT VT 〕称为共阴极；阳极连接在一起的3个晶闸管〔642,,VT VT VT 〕称为共阳极，另外通常习惯晶闸管从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a,b,c 三相电源相接的3个晶体管分别是531,,VT VT VT ,共阳极组中与a,b,c 三相电源相接的3个晶闸管分别是642,,VT VT VT 。
图2-1 三相桥式全控整流电路原理图其工作特点为：1〕每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中1个晶闸管是共阴极组的，1个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。
2)6个晶闸管的触发脉冲按654321VT VT VT VT VT VT →→→→→的顺序相为、位依次相差 60；共阴极组的脉冲依次差 120，共阳极组也依次差 120;同一相的上下两个桥臂即1VT 与4VT ，3VT 与6VT ，5VT 与2VT 脉冲相差 180。
电力拖动课程设计
目录1 课题分析 (1)1.1概述 (1)1.2 直流双闭环调速系统 (1)1.3 单极式PWM变换器原理 (2)1.4 脉宽调制系统静特性 (4)1.5 PWM调速系统性能指标 (4)1.5.1静态性能 (4)1.5.2 动态性能 (5)2 电路设计 (6)2.1主电路设计 (6)2.2双闭环调节器设计 (6)2.2.1 ASR设计 (7)2.2.2 ACR设计 (7)2.3驱动电路 (8)3 调节器的参数整定 (9)3.1ACR参数计算 (10)3.2ASR参数计算 (10)3.3参数的校验 (11)3.3.1 电流参数的校验 (11)3.3.2转速参数的校验 (12)3.3.3校验超调量 (12)4 仿真结果 (13)4.1转速输出 (13)4.2电流输出 (13)5 结果分析 (14)结束语 (15)参考文献 (16)附录 (17)摘要对PWM转速电流双闭环调速系统进行了研究，以PWM电力电子变换器产生连续可调的直流电源，驱动直流电动机的转速连续可调；选择调节器结构,进行参数计算和近似校验.并对系统的稳定性、稳态性能和动态性能进行分析，给出其仿真波形。
机械特性上通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。
工业上PWM控制调速系统已经被广泛地应用，其优点还是日益突现，而带有双闭环的调速系统更是受到广泛欢迎。
在本次设计中，为了使调速达到高精度、高准度的要求，我使用了电流调节器和转速调节器，以此来组成双闭环，电流环为内环，转速环为外环。
这样的设计能够达到任务要求的静态指标和动态指标。
通过对转速电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高该系统的性能，使其能够适用于各种工作场合，提高其使用效率。
V-M双闭环不可逆直流调速系统设计课程设计
内容摘要双闭环直流调速系统即速度和电流双环直流调速系统，是由单闭环直流调速系统发展起来的，调速系统使用比例积分调节器，可以实现转速的无静差调速。
又采用电流截止负载环节，限制了起（制）动时的最大电流。
这对一般的要求不太高的调速系统，基本上已经能满足要求。
但是由于电流截止负反馈限制了最大电流，加上电动机反电势随着转速的上升而增加，使电流到达最大值后迅速降下来，这样，电动机的转矩也减小了，使起动加速过程变慢，起动的时间久比较长。
在这些系统中为了尽快缩短过渡时间，所以就希望能够充分利用晶闸管元件和电动机所允许的过载能力，使起动的电流保护在最大允许值上，电动机输出最大转矩，从而转速可直线迅速上升，使过渡过程的时间大大的缩短。
另一方面，在一个调节器的输出端综合几个信号，各个参数互相调节比较困难。
为了克服这一缺点就应用转速，电流双环直流调速系统。
关键词：双闭环直流调速系统 MATLAB第一章设计任务书一．题目：V-M双闭环不可逆直流调速系统设计二．技术要求1．该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作2．系统静特性良好，无静差（静差率s≤0.2）3．动态性能指标：转速超调量δn ＜8%，电流超调量δi＜5%，动态Δn≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s 4．系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续5．调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施三．设计内容1．根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图2．调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）3．驱动控制电路的选型设计（模拟触发电路、集成触发电路、数字触发器电路均可）4．动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求5．绘制V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图） 6．整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书四．技术数据晶闸管整流装置：Rrec =0.032ΩΩ，Ks=45-48。
不可逆V-M双闭环直流调速系统设计_运动控制系统课程设计
(a)带电流截止负反馈地单闭环调速系统起动过程
(b)理想快速起动过程
图2.4调速系统起动过程地电流和转速波形
实际上，由于主电路电感地作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm地恒流过程，按照反馈控制规律，采用某个物理量地负反馈就可以保持该量基本不变，那么采用电流负反馈就能得到近似地恒流过程.问题是，应该在启动过程中只有电流负反馈，而没有转速负反馈，在到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠让电流负反馈发挥作用.因此我们采用双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流.使系统做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用在不同地阶段.
代入式（3-1）有
，U2可取150V
3.1.2
I2=KI2•Id（3-2）
I2=0.816×291=237.46A
式中；KI2为各种接线形式时变压器次级电流有效值和负载电流平均值之比.（ 、 为相数）
S=1/2（S1+S2）（3-3）
=m1U1I1=m2U2I2
=3×150×237.46KVA
=106.86KV≈110KVA
常用符号表
一、元件和装置用地文字符号（按照国家GB/T 7159-1987）
ACR
ASR
C
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变流装置对电网和其他用电设备的干扰。
考虑到控制角α增大，会使负载电流断续，并且负载为直流电动机时，由于电流断续和直流的脉动，会使晶闸管导通角θ减少，整流器等效阻增大，电动机的机械特性变软，换向条件恶化，并且增加电动机的损耗，故在直流侧串接一个平波电抗器，以限制电流的波动分量，维持电流连续。
为了使元件免受在突发情况下超过其所承受的电压电流的侵害，电路中加入了过电压、过电流保护装置。
图2-1
2．2 闭环调速系统的组成
开环直流调速系统调节控制电压U c就可改变电动机的转速。
如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定围的无级调速，但是，对静差率有较高要求时，开环调速系统往往不能满足要求。
这时就要采用闭环调速系统。
采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，单环系统就难以满足需要。
这是就要考虑采用转速、电流双环控制的直流调速系统。
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流。
二者之间实行嵌套（串联）联接。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器
UPE。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作环；转速环在外边，称作外环。
这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。
两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压U im*决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压U cm限制了电力电子电换器的最大输出电压U dm。
系统组成的原理框图如下：
ASR—转速调节器，ACR—电流调节器，TG—测速发电机，TA—电流互感器，
UPE—电力电子变换器，U n*—转速给定电压，U n—转速反馈电压，
U i*—电流给定电压，U i—电流反馈电压
图2-2 双闭环调速系统的原理框
综合以上因素得到的U2精确表达式为：
②A= Ud0/U2，表示当控制角α=0°时，整流电压平均值与变压器次级相电压有效值之比。
B=Udα/Ud0，表示控制角为α时和α=00时整流电压平均值之比。
U K%—变压器的短路电压百分比，100千伏安以下的变压器取U K%=5，100~1000千伏安的变压器取U K%=5~8
ε为电网电压波动系数。
根据规定，允许波动+5%~-10%，即ε=1.05~0.9
C是与整流主电路形式有关的系数
N
N
a
U
R
I
r∑
=
，表示电动机电枢电路总电阻∑R的标么值，对容量为15~150KW的电动机，通常ra=0.08~0.04
nU T—表示主电路中电流经过几个串联晶闸管的管压降
对于本设计：为了保证电动机负载能在额定转速下运转,计算所得的U2应有一定的裕量,根据经验所知,公式中的控制角α应取300为宜。
ε=0.9,A=2.34,B==
α
cos30
cos0=2
3
，C=0.5，U K%=5
2200.12
0.06
440
a
r
⨯
==Ω
()
4400.06 1.51121
262.35
35
2.340.90.5 1.5
2100
V
⨯⨯-++⨯
⎡⎤
⎣⎦
==
⎡⎤
⨯⨯-⨯⨯
⎢⎥
⎣⎦
取U2=270V
3.4 保护电路的设计计算
3.4.1 过电压保护： ①交流侧过电压的保护
图3-1
采用RC 过电压抑制电路如图3-1所示，在变压器次级并联RC 电路，以吸收变压器铁心的磁场释放的能量，并把它转换为电容器的电场能而存储起来，串联电阻是为了在能量转换过程中可以消耗一部分能量并且抑制LC 回路可能产生的震荡。
本设计采用三相全控桥整流电路，变压器的绕组为△—Y 联结，阻容保护装置采用三角形接法，故可按下式计算阻容保护元件的参数
)
(%631220F U S i C T
μ⨯≥
电容C 的耐压 )(235.12V U U C ⨯⨯≥
)(%%
3
.23022
Ω⨯≥i U S U R K T
电阻R 的功率为
)()4~3(2W R I P C R ≥ )(1026A fCU I C C -⨯=π
式中 S T —变压器每相平均计算容量（VA ）
U 2—变压器次级相电压有效值（V ）
22
%3270U ≥⨯⨯326U ⨯⨯⨯⨯2
2
23
0%2705
2.3
%48.47105
K T
U U S i ≥⨯=⨯6⨯⨯
图3-2
压敏电阻的额定电压U 1mA 的选取可按下式计算
()101.8~2.2()
mA d U U V ≥
U d0为晶闸管控制角α=00时直流输出电压 对于本设计：
()()101.8~2.2 1.8~2.2 2.342701138~1390()
mA d U U V ≥≥⨯⨯=
通常用于中小功率整流器操作过电压保护时，压敏电阻通流容量可选择（3~5）KA ③晶闸管换相过电压保护
如图3-3，在晶闸管元件两端并联RC 电路，起到晶闸管换相过电压的保护。
串联电阻R 的作用一是阻尼LTC 回路的震荡，二是限制晶闸管开通瞬间的损耗且可减小电流上升率di/dt 。
R 、C 值可按经验数据选取，对于本设计晶闸管额定电流为220A ，故C 可取0.3F μ,R 可取20Ω。
图3-3
3.4.2 过电流保护 在电路中串接的器件是快速熔断器，这是一种最简单有效而应用最普遍的过电流保护元件，其断流时间一般小于10ms ，按图3-4接法熔断器与每一个晶闸管元件相串联，可靠的保护每一个晶闸管元件。
熔断器的额定电压、电流可按下式计算
额定电压U RN ：不小于线路正常工作电压的方均根值 额定电流：
()
RN i a R I K K I A ≥
i
K —电流裕度系数，取
i
K =1.1~1.5
a
K —环境温度系数，取a
K =1~1.2
R
I —实际流过快熔的电流有效值
对于本设计：因U 2=270V ，取U RN =550V ；
11220127.1733R d I I A
=
=⨯= ， 1.5 1.2127.17119()RN i a R I K K I A ≥=⨯⨯=， 取RN I =120A 。
因而可选取RS3型550V/120A 的快熔。
图3-4
第4章驱动控制电路的选型设计
由于集成触发电路不仅成本低、体积小，而且还有调式容易、使用方便等优点，故本设计采用KJ041集成触发电路。
KJ041为6路双脉冲形成器，它是三相全空桥式电路的触发器，它具有双脉冲形成和电子开关封锁等功能。
KJ041实用电路如图4-1所示，移相触发器输出脉冲加到该器件的1~6端，器件的输入二极管完成“或”功能，形成补脉冲，该脉冲经放大后分6路输出。
当控制端7接逻辑“0”电平时，器件的电子开关断开，各路输出触发脉冲。
采用KJ041集成触发电路的同步电压应滞后于主电路电压180度。
本设计主电路整流变压器采用D，y-11联结，同步变压器采用D，y-11，5联结。
这时，同步电压选取的结果见表4-1。
i—电流调节器的超前时间常数。
=0.142/0.0037=38.31
R
135.1
=
i
β
0.39
0.8
1.5%。