vm双闭环直流调速系统
V-M双闭环直流调速系统建模与仿真
V-M双闭环直流调速系统建模与仿真1.主电路选型和闭环系统调速系统组成原理V-M双闭环直流调速系统，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。
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，基本上已能满足要求，但电流环只是在超过临界电流值以后，靠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，缩短起、制动的时间是提高生产率的重要因素。
为此，在起动、制动的过程中，希望能够始终保持电流（电磁转矩）为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速度运行。
，到达稳定转速后，最好让电流立即降下来，使电磁转矩马上与负载转矩相平衡，从而转入稳态运行。
这样的理想起动（制动）过程波形如图1-1所示，这时，起动电流成矩形，而转速按线性增长。
这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能得到的最快的起动（制动）过程。
图1-1 调速系统时间最优理想过渡过程实际上，由于主电路电感的作用，电流不可能突变，为了实现I在允许条件下最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值dm 的恒流过程。
按照反馈控制规律，采用某个物理量的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的恒流过程。
问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠电流负反馈发挥主作用。
为了达到以上目的系统采用转速、电流双闭环直流调速系统。
分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接，如图1-2所示。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。
这就形成了转速,电流反馈控制直流调速系统。
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。
图1-2 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图ASR---转速调节器ACR---电流调节器TG---测速发电机TA---电流互器UPE---电力电子变换器Un*---转速给定电压Un---转速反馈电压Ui*---电流给定电压Ui---电流反馈电压本设计采用三相全控桥整流电路，在直流侧串有平波电抗器，该电路能为电动机负载提供稳定可靠的电源，利用控制角的大小可有效的调节转速，并在直流交流侧安置了保护装置，保证各元器件能安全的工作，同时由于使用了闭环控制，使得整个调速系统具有很好的动态性能和稳态性能。
V—M双闭环直流调速系统
摘要：直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动中获得了广泛应用。
本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。
此设计利用晶闸管、二极管等器件设计了一个转速、电流双闭环直流晶闸管调速系统。
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： 直流电机 晶闸管 直流调速系统 ACR ASR 双闭环系统一、设计题目V —M 双闭环直流调速系统二、目的意义：本课程设计是自动化专业学生在学完专业课程“拖动控制系统”之后进行的一个实践性教学环节。
通过此环节，使学生能结合已完成的基础课、技术基础课和部分专业课对“拖动控制系统”课程的主要内容进行较为综合的实际运用，进一步培养学生应用已学到的理论知识来解决实际工程设计问题，并为毕业设计奠定基础。
双闭环拖动控制系统是工业生产中重要的拖动控制系统，应用很广泛，也是其他复杂控制的基础。
本专业学生应充分掌握双闭环控制系统的结构、系统构成、设备及器件选择、参数整定计算以及绘制系统电路原理图等内容，并且初步掌握设计的方法和步骤，同时增强独立查阅资料、分析问题和解决问题的能力以及刻苦钻研的工作作风。
本设计以直流电动机为被控对象，设计一套双闭环无静差拖动控制系统。
三、电动机参数和设计要求直流电动机参数：KWP N 28=，VU N 220=，AI N 136=，min/1460r n N =，Ω=2.0a R 。
v-m双闭环直流调速系统设计
双闭环直流电机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很好、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α大小来调节电压。
基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。
在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。
本文首先确定整个设计的方案和框图。
然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。
接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。
最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。
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，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。
从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。
这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK 对整个调速系统进行了仿真分析，最后画出了调速控制电路电气原理图。
关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器V-M double closed loop irreversible cocurrent velocity modulation system's design Abstract：The electric drive automatic control system is transforms the electrical energy the mechanical energy the installment, it widely is applied in produces the machinery to need generally the power the situation, is also widely applied in the precision machinery and so on needs the high performance electric drive in the equipment, with controls the position, the speed, the acceleration, the pressure, the tensity and the torque and so on.What this article elaborates is “the rotational speed, the electric current double closed loop cocurrent velocity modulation system rephrases in own words the single closed loop cocurrent ve locity modulation system's main circuit design and the research”. The main circuit design is rests on the thyristor - electric motor (V-M) the system composition, Its system by rectification transformer TR, the thyristor rectification speeder, flat wave reactor L and the electric motor - power set and so on is composed. After rectification transformer TR and the thyristor rectification speeder's function is the alternating current rectification which, inputs turns the direct current; The flat wave reactor L function is causes the output the direct current to be smoother; The electric motor - power set provides the three-phase AC power source.Key words: direct-current velocity modulation thyristor double closed loop第一章绪论1．1 直流调速系统的概述三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。
vm双闭环直流调速系统课程设计
vm双闭环直流调速系统课程设计VM双闭环直流调速系统课程设计一、课程设计目的：通过设计一个VM双闭环直流调速系统，使学生掌握直流调速的基本原理和方法，培养学生的实际动手能力和综合应用能力。
二、课程设计内容：1.系统结构设计：1.1.采用PMDC直流电动机作为执行器件；1.2.采用电流环和速度环两级闭环控制；1.3.设计合适的控制策略和参数。
2.软件仿真设计：2.1.利用Matlab/Simulink软件进行系统的建模和仿真；2.2.设计合适的输入信号，验证系统的性能和稳定性。
3.硬件实现设计：3.1.确定硬件平台和控制器；3.2.设计电路连接和传感器接口；3.3.编写控制程序，实现电流环和速度环闭环控制。
4.系统测试与分析：4.1.对设计的系统进行功能测试和性能测试；4.2.分析系统的闭环响应特性和稳定性。
三、课程设计步骤：1.系统结构设计：1.1.确定电机参数和系统要求，选择合适的电机型号；1.2.设计电流环和速度环的控制策略和参数。
2.软件仿真设计：2.1.建立系统的数学模型，包括电机模型和控制器模型；2.2.设计合适的输入信号，进行系统的仿真；2.3.分析仿真结果，验证系统的性能和稳定性。
3.硬件实现设计：3.1.确定硬件平台和控制器，选择合适的开发板和控制器；3.2.连接电路和传感器，编写控制程序；3.3.进行电流环和速度环闭环控制实验。
4.系统测试与分析：4.1.对设计的系统进行功能测试和性能测试，记录实验数据；4.2.分析实验数据，比较实际测量值与仿真结果，评估系统的性能和稳定性。
四、课程设计要求：1.系统设计要符合实际工程应用需求，考虑系统的可行性和可靠性；2.软件仿真设计要能够充分验证系统的性能和稳定性；3.硬件实现设计要能够实现闭环控制，并具有一定的稳定性和抗干扰能力；4.系统测试与分析要能够准确评估系统的性能和稳定性，并提出改进措施。
五、课程设计评分依据：1.系统结构设计：10分；2.软件仿真设计：20分；3.硬件实现设计：30分；4.系统测试与分析：30分；5.报告撰写和答辩：10分。
V-M双闭环直流调速系统
V-M双闭环直流调速系统前⾔直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是⼯业⽣产过程中应⽤最⼴的电⽓传动装置之⼀。
⼴泛地应⽤于轧钢机、冶⾦、印刷、⾦属切削机床等许多领域的⾃动控制系统中。
它通常采⽤三相全控桥式整流电路对电动机进⾏供电，从⽽控制电动机的转速，传统的控制系统采⽤模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，在⼀定程度上满⾜了⽣产要求。
V-M双闭环直流调速系统是晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），系统通过调节器触发装置GT的控制电压Uc来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改变平均整流电压Ud，从⽽实现平滑调速。
本次课设⽤实际电动机和整流装置数据对V-M双闭环直流调速系统进⾏设计，建模与仿真。
V-M双闭环直流调速系统建模与仿真1设计任务初始条件及要求1.1初始条件（1）技术数据：直流电动机：P N=27KW, U N=220V , I N=136A , n N=1500r/min ,最⼤允许电流I dbl=1.5I N ,三相全控整流装置：K s=40电枢回路总电阻R=0. 5Ω，电动势系数：C e= 0.132V.min/r系统主电路：T m=0.18s ，T l=0.03s滤波时间常数：T oi=0.002s , T on=0.01s,其他参数：U nm*=10V , U im*=10V , U cm=10V（2）技术指标稳态指标：⽆静差动态指标：电流超调量：δi≤5%，起动到额定转速时的超调量：δn≤10%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）t s≤1s1.2要求完成的任务1．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) 系统在5%负载以上变化的运⾏范围内电流连续2．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。
正文VM双闭环直流可逆调速系统设计
V-M双闭环直流可逆调速系统设计1设计任务及要求设计任务设计任务：设计V-M双闭环直流可逆调速系统（1）技术数据直流电动机：PN=3KW ,UN=220V,IN=,nN=1500r/min ； Ra=Ω堵转电流Idbl=2IN,截止电流Idcr=，GD2=。
三相全控整流装置：Ks=40 , Rrec=1. 3Ω。
平波电抗器：RL=0. 3Ω。
电枢回路总电阻 R=Ω，总电感 L=200mH。
电动势系数： (Ce= 。
系统主电路：(Tm= ，Tl=。
滤波时间常数：Toi= , Ton=。
其他参数：Unm*=10V , Uim*=10V , Ucm=10V ，σi≤5% , σn≤10。
（2）技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤10%, 调速范围 D≥20 ）。
动态指标：转速超调量δn≤10%，电流超调量δi≤5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤。
（3）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。
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）。
（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。
绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图。
设计要求（1）该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥20），系统在工作范围内能稳定工作。
系统静特性良好，无静差（静差率s≤10%）。
动态性能指标：转速超调量δn＜10%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts ≤。
（3）系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。
调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。
2双闭环调速系统的总体设计 双闭环调速系统的设计原理改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。
vm双闭环直流调速系统课程设计
vm双闭环直流调速系统课程设计以vm双闭环直流调速系统为主题的课程设计是电气工程专业中的一门重要课程。
该课程旨在培养学生对直流调速系统的设计和实现能力，以及对电力电子技术的理解和应用能力。
本文将围绕该课程的设计和实施方案展开讨论。
一、引言直流调速系统是电气工程中常用的一种调速控制系统，广泛应用于工业自动化领域。
通过对电机电压和电流进行调节，实现对电机转速的精确控制。
而vm双闭环直流调速系统则是在传统的单闭环调速系统基础上，进一步引入了速度环和电流环，提高了系统的稳定性和响应速度。
二、系统设计方案1. 系统结构vm双闭环直流调速系统由速度环、电流环和功率模块组成。
速度环负责测量和控制电机的转速，电流环负责测量和控制电机的电流，功率模块负责将输入电压转换为电机所需的控制信号。
2. 系统参数设置为了实现精确的转速控制，需要对系统的参数进行准确的设置。
包括电机的额定转速、额定电流和转矩常数等。
同时还需要根据具体的应用场景，确定速度环和电流环的控制参数，如比例增益、积分时间等。
3. 闭环控制算法vm双闭环直流调速系统采用基于PID控制算法的闭环控制策略。
通过对速度和电流的反馈信号进行处理，计算出合适的控制信号，实现对电机转速和电流的精确控制。
三、系统实施方案1. 硬件实施在实际的电气工程中，需要使用电机、编码器、传感器等硬件设备来搭建vm双闭环直流调速系统。
其中，电机负责转动，编码器负责测量转速，传感器负责测量电流。
这些硬件设备需要按照设计方案进行连接和配置。
2. 软件实施vm双闭环直流调速系统的软件实施主要包括控制算法的编程和参数调试。
通过编写控制程序，实现对速度环和电流环的控制。
同时，还需要进行参数调试，优化控制算法的性能。
3. 系统测试与优化在实际应用中，需要对vm双闭环直流调速系统进行测试和优化。
通过对系统的实时性、稳定性和精确性进行评估，找出存在的问题并进行改进。
同时，还可以根据不同的应用需求，对系统的性能进行优化。
V -M双闭环直流调速系统
目录1 前言 (1)1.1 V-M双闭环直流调速系统的应用 (1)1.2 设计任务 (1)2 V-M双闭环直流调速系统的基本构成与工作原理 (3)2.1 V-M双闭环直流调速系统结构框图 (3)2.2 V-M双闭环直流调速系统的工作原理 (3)2.3调速系统的两个基本矛盾 (4)3 主电路设计 (6)3.1 主电路设计结果 (6)3.2 主要参数计算 (7)3.3 电路器件选择 (9)4 保护电路设计 (10)4.1 过电压保护 (10)4.2过电流保护 (11)5 基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真 (1)设计心得 (4)参考文献 (5)附录 (6)摘要直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。
V-M双闭环直流调速系统是晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），系统通过调节器触发装置GT的控制电压Uc来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。
本次课设用实际电动机和整流装置数据对V-M双闭环直流调速系统进行设计，建模与仿真。
关键词：直流调速系统；V-M双闭环；直流调速1 前言1.1 V-M双闭环直流调速系统的应用现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置。
因此调速系统成为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统。
随着生产工艺、产品质量要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。
对可调速的传动系统，可分为直流调速和交流调速。
直流电动机的调速的方法有：调节电枢供电电压U 、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻R 。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
(完整)VM双闭环不可逆直流调速系统
《自动控制系统》课程设计姓名：学号：指导教师：题目名称： V—M双闭环不可逆直流调速系统设计专业名称：所在学院：时间：一主电路选型和闭环系统的组成1。
1双闭环直流调速系统的组成与原理双闭环直流调速系统的组成和原理如图2。
1所示其中包括了三相全空整流电路、调节器、（ASR、ACR）和电动机等。
该方案主要由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成.为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR.电流调节器ACR和电流检测反馈回路构成了电流环；转速调节器ASR和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。
因转速换包围电流环,故称电流环为内环,转速环为外环。
在电路中,ASR和ACR串联,即把ASR的输出当做ACR的输入,再由ACR得输出去控制晶闸管整流器的触发器。
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具有输入输出限幅功能的PI调节器，且转速和电流都采用负反馈闭环.该方案的原理框图如图所示。
1.2设计要求1。
直流他励电动机：功率Pe ＝22KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=116A ，磁极对数P=2,Ne=1500r/min ，励磁电压220V,电枢绕组电阻Re=0.112Ω，主电路总电阻R ＝0.32Ω，L ∑＝37.22mH （电枢电感、平波电感和变压器电感之和）,电磁系数Ce=0。
138 Vmin ／r ，K s =22，电磁时间常数T L =0.116s,机电时间常数Tm=0.157s,滤波时间常数T on =Tci=0。
00235s,β=0。
67V/A,α=0.007Vmin/v,过载倍数λ＝1。
5，速度给定最大值 10V U n =*电流给定最大电压值10V ，速度给定最大电压值10V 。
2.稳态无静差，电流超调量σi ％≤5％；空载起动到额定转速时的 转速超调σe ％≤10％。
VM双闭环不可逆直流调速系统设计
运动控制系统课程设计题目： V-M双闭环不可逆直流调速系统设计专业班级：自动1105 姓名：马东兴学号： 201123910826 指导教师：郑维目 录摘要第一章．系统设计任务 (2)1.1．技术要求： ...................................................................................................................... 2 1.2．设计内容： ...................................................................................................................... 3 1.3．技术数据： ...................................................................................................................... 3 第二章 主电路选型和闭环系统的组成 . (3)2.1 整体设计 ............................................................................................................................ 3 2．2 晶闸管结构型式的确定 . (4)主电路的确定 (4)第三章 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算 (5)3.1 整流变压器容量计算 (5)3.1.1 变流变压器二次相电压有效值2U 的计算： ....................................................... 5 3.1.2 变流变压器容量的计算： .................................................................................... 7 3.2 晶闸管的电流、电压定额计算 (8)3.2.1 晶闸管额定电压UTN ........................................................................................... 8 3.2.2 晶闸管额定电流IT （AV ） .................................................................................. 8 3.3 直流侧电抗器的设计 . (8)3.3.1限制输出电流脉动的电感量m L 的计算 (8)3.3.2 整流变压器漏电感折算到次级绕组每相的漏电感LB (9)3.3.3 变流器在最小输出电流Idmin 时仍能维持电流连续时器电感量L ............ 10 3.3.4 使输出电流连续的临界电感量L 平................................................................ 10 3.4 保护电路的设计计算 . (10)3.4.1 过电压保护： ....................................................................................................... 10 3.4.2 过电流保护 . (12)第四章 电流调节器的设计 ....................................................................................................... 14 第五章 转速调节器的设计 ........................................................................................................ 15 设计总结.. (18)摘要电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中，用以控制位置、速度、加速度、压力、张力和转矩等。
VM双闭环不可逆直流调速系统设计
四川师范大学本科毕业设计V-M双闭环不可逆直流调速系统设计学生姓名院系名称工学院专业名称电气工程及其自动化班级学号指导教师完成时间2012年 5 月 4日V-M双闭环不可逆直流调速系统设计内容摘要在现有的G-M,V-M,P-M直流调速系统中，V-M（晶闸管-电动机调速系统）是应用最广，发展最成熟，性能最好的系统。
根据晶闸管的特性，可以通过调节控制角α的大小来改变电压。
本题中，采用电流，转速双闭环的控制电路实现直流电动机的不可逆调速。
本文首先确定整个系统框图和方案。
然后设计主电路的结构形式和各部件参数，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。
在调速系统中的主电路采用三相全控整流电路供电。
接着进行驱动电路的设计。
最后设计控制电路，即电流，转速双闭环调速控制器。
系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即引入转速负反馈和电流负反馈，实行串级控制。
电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。
形成转速、电流双闭环调速系统。
按照多环控制系统的一般原则：从内环开始，逐步向外扩展。
即先从电流环开始。
然后分析结构形式和设计各元部件，计算参数，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数，最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行仿真分析，从而得到较为理想的系统框图。
根据系统框图，使用POWER SYSTEM模块进行直流双闭环系统的仿真。
关键词：双闭环；转速调节器ASR；电流调节器ACRDouble closed loop DC reversible speed control system designAbstractAmong the existing D.C speed controlled system of G-M, V-M, P-M, V-M is the most widely used，most mature development and the best performance system. Based on the characteristic of thyristor, it adjusts voltage by regulating the trigger angle “α” of SCR. In paper, D.C motor speed controller is using of current and speed double closed-loop speed control circuit.Firstly, determines the entire design the plan and the diagram. Secondly, make sure the structure of power circuit and the design of elements , and calculate the element parameter, including rectifier transformer, thyristor, reactor and protection circuit. The energy of power circuit is supplied of three-phase full-bridge controlled rectifier. Finally, actuates the electric circuit the design including to trigger the electric circuit and the pulse. The paper mainly focuses on the design of controller circuit.Establish two regulators in the system, adjusts the rotational speed and the electric current separately, namely introduces the rotational speed negative feedback and the electric current negative feedback separately, between the two implements the nesting joint .The principles of multiloop control system：start from the inner loop as current loop to the outside. Make sure the structure of the circuit and design the elements firstly, then, calculate the element parameter, including the settling voltage, speed regulator, current regulator etc. Secondly,the paper simulatethe speed control system with SIMULINK to get the ideal chart. At last draw the electric diagram of the speed control circuit and use POWER SYSTEM for system simulation.key words：two closed-loop; ASR ; ACR目录前言 01绪论 (2)1.1直流调速系统的概述 (2)1.2研究课题的目的和意义 (2)1.3设计内容和要求 (3)1.3.1设计要求 (3)1.3.2设计内容 (3)1.3.3技术参数 (4)2双闭环直流调速系统设计框图 (5)3系统电路的结构形式和双闭环调速系统的组成 (6)3.1主电路的选择 (6)3.2双闭环调速系统的组成 (8)3.3稳态结构框图和动态数学模型 (10)3.3.1稳态结构框图 (10)3.3.2动态数学模型 (11)4主电路各器件的选择和计算 (13)4.1变流变压器容量的计算和选择 (13)4.2整流元件晶闸管的选型 (15)4.3电抗器的选择 (16)4.4主电路保护电路设计 (18)4.4.1过电压保护设计 (18)4.4.2过电流保护设计 (21)5驱动电路的设计 (24)5.1晶闸管的触发电路 (24)5.2脉冲变压器的设计 (26)6双闭环调速系统调节器的动态设计 (29)6.1电流调节器的设计 (29)6.2转速调节器的设计 (31)7基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真 (36)7.1基于MATLAB/SIMULINK的动态系统的仿真 (36)7.2使用POWER SYSTEM模块的双闭环系统仿真 (40)致谢 (45)参考文献 (46)附表 (47)附图 (49)V-M双闭环不可逆直流调速系统设计前言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。
正文VM双闭环直流可逆调速系统设计
V-M双闭环直流可逆调速系统设计1设计任务及要求设计任务设计任务：设计V-M双闭环直流可逆调速系统（1）技术数据直流电动机：PN=3KW ,UN=220V, IN=, nN=1500r/min ； Ra= Q 堵转电流Idbl二2IN,截止电流Idcr=, GD2=o三相全控整流装置：Ks=40 , Rrec=l. 3 平波电抗器：RL=0. 3Q o 电枢回路总电阻R二。
，总电感L=200mHo 电动势系数：（Ce= o系统主电路：（Tm= , Tl =Toi= , Ton=0 其他参数：Unm*=10V , Uim*=10V , Ucm=10V , oiW5% , onWlO。
o滤波时间常数：（2）技术指标稳态指标：无静差（静差率sWIO外,调速范围D220 ）。
动态指标：转速超调量6nW10%,电流超调量6iW5%,动态速降AnWIO外,调速系统的过渡过程时间（调节时间）tsW。
（3）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。
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）。
（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。
绘制V-M 双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图。
设计要求（1）该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D220）,系统在工作范围内能稳定工作。
系统静特性良好，无静差（静差率sW10%）。
动态性能指标：转速超调量SnVIO%,电流超调量3iV5S 动态速降AnWlOM 调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts（3）系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。
调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。
2双闭环调速系统的总体设计双闭环调速系统的设计原理改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。
正文V-M双闭环直流可逆调速系统设计
V-M双闭环直流可逆调速系统设计1设计任务及要求1.1设计任务设计任务：设计V-M双闭环直流可逆调速系统（1）技术数据直流电动机：PN=3KW ,UN=220V,IN=17.5A,nN=1500r/min ； Ra=1.25Ω堵转电流Idbl=2IN,截止电流Idcr=1.5IN，GD2=3.53N.m2。
三相全控整流装置：Ks=40 , Rrec=1. 3Ω。
平波电抗器：RL=0. 3Ω。
电枢回路总电阻 R=2.85Ω，总电感L=200mH。
电动势系数： (Ce= 0.132V.min/r)。
系统主电路：(Tm=0.16s ，Tl=0.07s)。
滤波时间常数：Toi=0.002s , Ton=0.01s。
其他参数：Unm*=10V , Uim*=10V , Ucm=10V ，σi≤5% , σn≤10。
（2）技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤10%, 调速范围 D≥20 ）。
动态指标：转速超调量δn≤10%，电流超调量δi≤5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤0.5s。
（3）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。
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）。
（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。
绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图。
1.2设计要求（1）该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥20），系统在工作范围内能稳定工作。
系统静特性良好，无静差（静差率s≤10%）。
动态性能指标：转速超调量δn＜10%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤0.5s。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 2 晶闸管三相桥式整流电路 用触发脉冲的相位角 控制整流电压的平均值Ud0 是晶闸管整流器的特点
Ud0 与触发相位角 的关系因整流电路的形式而异，对于一般的全控整流电路，
当电流波形连续时Ud0 f（）可以用下式表示：
Ud0
πm U m
π sin cos
m
——从自然换相点算起的触发脉冲控制角
机器
ASR
的输出限幅电压
U
* im
决定了电流给定电的最大值，电流调节器
ACR
的输
出限幅电压Ucm 限制了电力电子变换器的最大输出电压。
+
UR
RP *n 0
1 -
R
U0
n
RC
nAS n
R+
+U
*i
Ui R 0
LM R 0
T
RC
A
L
iAC i
R+
+U
LM GT
V U
Id
+
U
MM
c
P
d
E
n
+
RP T
2
G
-
-3-
采用转速反馈的调速系统的变压器阀侧相电压计算公式
UV
UDN(IIDD m Nax 1)IDNRDa(IIDD m Nax)IDNRad KUV[bcos minKx1e0x0IIBB m Nax]
式中 U D N ——电动机额定电压 ( V ) ，440V；
I D m a x ——电动机最大工作电流(A)； IDmax IDN=1.5×220=330A
U m —— 0 时整流电压波形峰值
m——交流电压一周内整流电压的脉波数 因为电机的额定电压为 440，假设采用工厂常见的 380V 三相交流供电，采 取三相全桥整流电流根据
Ud0 2.34 220 cos 440
求得 31.27 满足要求
3.3变压器的选择 （1）变压器阀侧相电压，考虑在最低输入电压时满足要求
该双闭环调速系统的两个调节器 ASR 和 ACR 一般都采用 PI 调节器。因为 PI 调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静 差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两 方面的要求。一般的调速系统要求以稳和准为主，采用 PI 调节器便能保证系统 获得良好的静态和动态性能。图中两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调
4）．其他：设 ASR 和 ACR 均采用 PI 调节器，ASR 限幅输出Ui*m 8V ，最
大Hale Waihona Puke 给定Un*m 10V 。3.课程设计报告内容
-1-
3.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置了两个调节
器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，如图 1 所示，即把转速调节 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晶闸管整流器的 触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫 做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
图 1 双闭环直流调速系统电路原理图
注: ASR—转速调节器 ACR—电流调节器 TG—直流测速发电机 TA—电
流
互
感
器
UPE—电力电子装置 Un*—转速给定电压
Un—转速反馈电压
U
i
*
—
电
流
给
定
电
压
Ui —电流反馈电压
直流调速系统中应用最普遍的方案是转速、电流双闭环系统，采用串级控制 的方式。转速负反馈环为外环，其作用是保证系统的稳速精度；电流负反馈环为 内环，其作用是实现电动机的转距控制，同时又能实现限流以及改善系统的动态 性能。转速、电流双闭环直流调速系统在突加给定下的跟随性能、动态限流性能 和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好。 3.2 主电路结构形式
1 课程设计目的 本课程课设结合电力拖动与自控控制技术与电力电子及技术，在对课程充分
理解的基础上设计一个符合要求的 V-M 双闭环不可逆直流调速系统，通过设计进 一步加深课堂所学的知识，并把学到的知识运用于解决实际的问题，通过课程设 计达到以下目的：
1）熟悉 V-M 双闭环不可逆直流调速系统组成以及双闭环的设计过程及设计 方法；
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，自动控制的直流调速系统 往往以调压调速为主，根据晶闸管的特性，可以通过调节控制角α大小来调节电 压。当整流负载容量较大或直流电压脉动较小时应采用三相整流电路，其交流侧 由三相电源供电。三相整流电路中又分三相半波和全控桥流电路，因为三相半波 整流电路在其变压器的二次侧含有直流分量，故本设计采用了三相全控桥整流电 路来供电，该电路是目前应用最广泛的整流电路，输出电压波动小，适合直流电 动机的负载，并且该电路组成的调速装置调节范围广，能实现电动机连续、平滑 地转速调节、电动机不可逆运行等技术要求。
ID 为电机电枢电流的额定值， ID 220 A
目录
1 课程设计目的 ........................................................... - 1 2 课程设计题目描述和要求 ................................................. - 1 -
2.1 设计要求.....................................................................................................................- 1 2.2 设计内容.....................................................................................................................- 1 2.3 设计数据.....................................................................................................................- 1 3 课程设计报告内容 ....................................................... - 1 3.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成.................................................................- 1 3.2 主电路结构形式.........................................................................................................- 1 3.3 变压器的选择.............................................................................................................- 1 3.4 双闭环直流调速系统调节器的设计.........................................................................- 1 3.5 整流元件晶闸管的选型............................................................................................- 1 3.6 快速熔断器的选择.....................................................................................................- 1 3.7 平波和均衡电抗器的设计.........................................................................................- 1 3.8 直流稳压稳压电源设计.............................................................................................- 1 3.9 调节器的限幅.............................................................................................................- 1 3.10 电流互感器...............................................................................................................- 1 3.11 保护电路的设计......................................................................................................- 1 3.12 晶闸管触发电路的设计..........................................................................................- 1 4 设计体会 .............................................................. - 18 5 参考书目 .............................................................. - 18 6 附表 .................................................................. - 18 -