转速、电流双闭环不可逆直流调速系统地设计(电机型号z2-52-1额定转速1500rmin)-2bac4c4e1711cc7931b716f4
转速电流双闭环直流调速系统实训设计说明
摘要电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军工等行业。
这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。
有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。
20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。
尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。
因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。
直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器，通过在DJDK-1型电力电子技术及电机控制试验装置上的调试,并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。
在转速闭环直流调速系统中，只有电流截止负反馈环节对电枢电流加以保护，缺少对电枢电流的精确控制，也就无法充分发挥直流伺服电动机的过载能力，因而也就达不到调速系统的快速起动和制动的效果。
通过在转速闭环直流调速系统的基础上增加电流闭环，即按照快速起动和制动的要求，实现对电枢电流的精确控制，实质上是在起动或制动过程的主要阶段，实现一种以电动机最大电磁力矩输出能力进行启动或制动的过程。
一、设计要求设一个转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H桥PWM方式驱动，已知电动机参数为：二、 电流环、转速环设计仿真过程双闭环直流调速系统的设计及其他多环控制系统的设计原则一样：先设计内环（即电流环），在将内环看成外环的一个环节，进而设计外环（即转速环）。
1. 稳态参数计算电流反馈系数：*im 10= 1.25/24nom U V A I βλ==⨯转速反馈系数：*nm 10=0.02min/500nom U V r I αλ==2. 电流环设计 1) 确定时间常数s 110.110T ms f kHz ===由电流滤波时间常数0.0002oi T s =，按电流环小时间常数环节的近似处理方法，取i 0.00010.00020.0003s oi T T T s =+=+=∑2) 选择电流调节器结构电流环可按典型Ⅰ型系统进行设计。
转速电流双闭环不可逆直流调速系统
U*i=U*im，所以电动机仍在最大电流下加速，必然使转速必超调。当n>n*时，ΔUn<0，
使ASR退出饱和状态，其输出电压即ACR的给定电压U*i迅速下降，Id也迅速下降。但由于Id>Idl，在一段时间内，转速仍继续增加。当Id= Idl时，Tξ=TL,n达到最大值（t3时刻）。此后，电动机在负载的阻力下减速，与此相应，电流Id也出现一段小与
2准时间最优控制。Ⅱ阶段属于电流受限制条件下的最短时间控制。采用饱和非线性控制方法实现准时间最优控制是一种很有使用价值的控制策略，在各种多环系统中普遍地得到应用。
3转速必超调。按照PI调节器的特性，只有转速超调，ASR的输入偏差电压ΔUn为负值，才能使ASR退饱和。这就是说，采用PI调节器的双闭环调速系统的转速必超调。
1
（2）折合到电机轴上的总飞轮矩
(3）电枢电阻估算： ，
3.2技术要求
（1） 稳态指标：无静差
（2）动态指标:电流超调量 ，启动到额定转速时的超调量 （按饱和方式算）
（3）要求以转速，电流双闭环形式作为控制方案
（4）要求主电路采用晶闸管整流电路
，采用单相桥式全控整流电路；
，采用三相半波可控整流电路；
，只要Te与TL不相等转速会相应的变化。整个过程到电枢电流产生的转矩与负载转矩达到平衡，转速不变后，达到稳定。
4.3双闭环调速系统优点
一般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态[1]。这种理想的起动过程如图4.1为实现在约束条件快速起动，关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。根据反馈控制规律，要控制某个量，只要引入这个量的负反馈。因此采用电流负反馈控制过程，起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈；稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。采用转速、电流双闭环控制系统。如图4.3。
双闭环不可逆直流调速系统设计
双闭环不可逆直流调速系统设计
一、系统概述
1.1系统构成
1.2系统功能
（1）可满足调速范围大的需求：调速范围可达50：1的变频调速，马达的转速和转矩响应迅速；
（2）可实现较窄闭环环节的控制：可采用较小的外闭环调节频率和功率，达到较小的行程距离及精确的速度控制要求；
（3）可实现电机良好的稳态及动态特性：可消除传统调速系统的迟滞，且电机灵敏度和静态特性良好，降低内部绕组损耗；
（4）可减少投入成本：可实现更高的调速精度和调节速率，极大减少电源、保护、控制回路等设备的成本；。
电流转速双闭环的逻辑无环流直流调速系统设计说明
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,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；电流调节器第一章 绪论第一节 设计题目及技术指标 1.1 设计题目为某生产机械设计一个调速围宽、起制动性能好的直流调速系统，且拟定该系统为晶闸管-电动机系统。
已知系统中直流电动机主要数据如下： 额定功率kW P N 60=；额定电压VU N 220=；额定电流AI N 305=；额定转速min/1000r n N = ；电枢电阻Ω=05.0a R ；转动惯量 2280m N GD •=电枢回路总电阻Ω=5.0R电网供电电压为三相380V ；电网电压波动为+5% -- -10%；速度检测采用测速电机；控制系统电源电压为V 15±1.2 技术指标（1） 要求连续调速，可逆运行，回馈制动，过载倍数5.1=λ （2） 要求调速比15≥D ,电流脉动%10≤i S ，静差率%1≤S（3） 要求以转速、电流双闭环形式作为系统控制方案 （4） 要求系统为逻辑无环流可逆调速系统 （5） 主回路采用电枢可逆，磁场单独供电 第二节 系统总方案设计2.1 逻辑无环流工作原理逻辑无环流可逆直流调速系统原理框图如图1所示。
转速 电流双闭环直流调速系统的课程设计(MATLAB Simulink)
电力拖动自动控制系统课程设计电气工程及其自动化专业任务书1.设计题目转速、电流双闭环直流调速系统的设计2.设计任务某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为：直流电动机：U n=440V，I n=365A，n N=950r/min，R a=0.04,电枢电路总电阻R=0.0825,电枢电路总电感L=3.0mH,电流允许过载倍数=1.5，折算到电动机飞轮惯量GD2=20Nm2。
晶闸管整流装置放大倍数K s=40，滞后时间常数T s=0.0017s电流反馈系数=0.274V/A (10V/1.5IN)转速反馈系数=0.0158V min/r (10V/nN)滤波时间常数取T oi=0.002s，T on=0.01s===15V；调节器输入电阻R a=40k3.设计要求(1)稳态指标:无静差(2)动态指标:电流超调量5%；采用转速微分负反馈使转速超调量等于0。
目录任务书 (I)目录 (II)前言 (1)第一章双闭环直流调速系统的工作原理 (2)1.1 双闭环直流调速系统的介绍 (2)1.2 双闭环直流调速系统的组成 (3)1.3 双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 (4)1.4 双闭环直流调速系统的数学模型 (5)1.4.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 (5)1.4.2 起动过程分析 (6)第二章调节器的工程设计 (9)2.1 调节器的设计原则 (9)2.2 Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比较 (10)2.3 电流调节器的设计 (11)2.3.1 结构框图的化简和结构的选择 (11)2.3.2 时间常数的计算 (12)2.3.3 选择电流调节器的结构 (13)2.3.4 计算电流调节器的参数 (13)2.3.5 校验近似条件 (14)2.3.6 计算调节器的电阻和电容 (15)2.4 转速调节器的设计 (15)2.4.1 转速环结构框图的化简 (15)2.4.2 确定时间常数 (17)2.4.3 选择转速调节器结构 (17)2.4.4 计算转速调节器参数 (17)2.4.5 检验近似条件 (18)2.4.6 计算调节器电阻和电容 (19)第三章Simulink仿真 (20)3.1 电流环的仿真设计 (20)3.2 转速环的仿真设计 (21)3.3 双闭环直流调速系统的仿真设计 (22)第四章设计心得 (24)参考文献 (25)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。
转速、电流双闭环不可逆直流调速系统的设计与仿真
《运动控制系统》大作业转速、电流双闭环不可逆V-M直流调速系统的设计与仿真学院：电子信息与电气工程学院专业班级：学生姓名：学生学号：指导教师姓名：指导教师职称：讲师2015年12月目录课程设计任务书 (1)第一章直流双闭环调速系统原理 (2)1.1系统的组成 (2)1.2 系统的原理图 (3)第二章主电路元部件及参数计算 (4)2.1 整流变压器容量计算 (4)2.1.1 次级电压U2 (4)2.1.2 次级电流I2和变压器容量 (5)2.2 晶闸管的电流及电压定额计算 (6)2.2.1 晶闸管额定电压UTN (6)2.2.2 晶闸管额定电流IN (6)2.3 平波电抗器电感量计算 (6)2.4 保护电路的计算 (7)2.4.1 过电压保护 (7)2.4.2 过电流保护 (10)第三章转速、电流双闭环直流调速器的设计 (11)3.1 电流调节器 (11)3.1.1 时间常数的确定 (12)3.1.2 电流调节器结构的选择 (12)3.1.3 电流调节器的参数计算 (13)3.1.4 近似条件校验 (13)3.1.5 电流调节器的实现 (14)3.2 转速调节器 (14)3.2.1 时间常数的确定 (14)3.2.2 转速调节器结构的选择 (14)3.2.3 转速调节器的参数计算 (15)3.2.4 近似条件校验 (15)3.2.5 转速调节器的实现 (16)3.2.6 校核转速超调量 (16)第四章系统仿真 (17)心得体会 (21)参考文献 (22)课程设计任务书晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为：他励直流电动机 220V,136A,1460r/min;时间常数 T oi =0.002s,T on =0.01s;电枢回路总电阻 R=0.5Ω; 电动机电势系数r v C e m in .133.0触发整流环放大倍数K S =40;晶闸管装置T S =0.00167s调节器输入输出电压U NM *=U IM *=U NM =10V;电流过载倍数λ=1.5；第一章直流双闭环调速系统原理1.1系统的组成转速、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。
(完整word版)转速、电流双闭环直流调速系统设计
在转速闭环直流调速系统中,只有电流截止负反馈环节对电枢电流加以保护，缺少对电枢电流的精确控制，也就无法充分发挥直流伺服电动机的过载能力，因而也就达不到调速系统的快速起动和制动的效果.通过在转速闭环直流调速系统的基础上增加电流闭环，即按照快速起动和制动的要求，实现对电枢电流的精确控制,实质上是在起动或制动过程的主要阶段，实现一种以电动机最大电磁力矩输出能力进行启动或制动的过程。
一、设计要求设一个转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H桥PWM方式驱动，已知电动机参数为：二、电流环、转速环设计仿真过程双闭环直流调速系统的设计及其他多环控制系统的设计原则一样:先设计内环（即电流环），在将内环看成外环的一个环节，进而设计外环（即转速环）。
1. 稳态参数计算电流反馈系数：*im 10= 1.25/24nom U V A I βλ==⨯转速反馈系数:*nm 10=0.02min/500nom U V r I αλ==2. 电流环设计1) 确定时间常数s 110.110T ms f kHz ===由电流滤波时间常数0.0002oi T s =，按电流环小时间常数环节的近似处理方法,取i 0.00010.00020.0003s oi T T T s =+=+=∑2) 选择电流调节器结构电流环可按典型Ⅰ型系统进行设计。
电流调节器选用PI 调节器，其传递函数为1(s)i ACR ii s G K sττ+= 3) 选择调节器参数超前时间常数: i 0.008l T s τ== 由于i 5%σ≤，故l 0.5i K T =∑故1l 0.50.51666.66670.0003i K s T -==≈∑电流调节器比例系数为：i 0.00881666.717.781.25 4.8i lS R K K K τβ⨯==⨯≈⨯ 4) 检验近似条件电流环的截止频率：11666.6667ci l w K s -==i.近似条件一:113333.3333330.0001ci s w T =≈>⨯（满足近似条件) ii.近似条件二：3ci w =（满足近似条件） iii.近似条件三：13ci =（满足近似条件）3. 转速环设计1) 确定时间常数电流环等效时间常数：20.0006i T s =∑小时间常数近似处理：0.00060.0010.0016on i T T s +=+=∑2) 选择转速调节器结构由于转速稳态无静差要求，转速调节器中必须包含积分环节，又根据动态要求,应按典型Ⅱ型系统校正转速环，因此转速调节器应选择PI 调节器，其传递函数为：1()n ASR nn s G s K sττ+= 3) 选择调节器参数按跟随型和抗扰性能均比较好的原则，取h=5，则转速调节器的超前时间常数为：50.00160.008n nhTs τ==⨯=∑转速环开环增益:22222151468752250.0016N n h K s h T -++==≈⨯⨯∑于是,转速调节器比例系数为：(1)6 1.250.040.558.592250.0280.0016e m n n h C T K h RT βα+⨯⨯⨯==≈⨯⨯⨯⨯∑4) 校验近似条件转速环开环截止频率：11468750.008375Ncn N n K K s ωτω-===⨯≈i. 近似条件一：15cn iT ω>∑11666.67550.0003cn i T ω=≈>⨯∑（满足近似条件） ii. 近似条件二：1132cn oni T T ω>∑1111430.333230.00060.001cn on i T T ω==>⨯∑(满足近似条件）三、 MATLAB 仿真1. 电流环仿真 1) 频域分析在matlab/simulink 中建立电流环动态结构图及校正成典型Ⅰ型系统的电流环开环动态结构图（如图1—1、1-2、所示），建模结果如下：2) 图1-1 经过小参数环节合并近似后的电流开环动态结构图3)图1-2 未经过小参数环节合并近似处理的电流开环动态结构图命令窗口分别输入以下命令分别得到Bode图%MATLAB PRGRAM L584。
转速、电流双闭环直流调速系统的设计
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，因此本设计运用《电力拖动控制系统》的理论知识，利用晶闸管、二极管等器件设计出可行的转速、电流双闭环直流调速系统，该系统中设定了电流检测环节、电流调节器以及电流检测环节、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。
同时通过本次课程设计能够加强我们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。
达到综合提高我们的工程设计与动手能力的目的。
各个仿真结果都基本上符合设计要求。
关键词：直流电机、双闭环调速系统、MATLAB仿真目录1 课程设计的目的与要求 (4)1.1本次课程设计（论文）应达到的目的 ................................... 4 1.2 本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求 ................... 4 1.3 设计任务： .. (5)2转速、电流双闭环直流调速器的设计 (6)2.1电流调节器的设计 (6)2.1.1 电流环结构框图的化简 ........................................................................................... 6 2.2.2 电流调节器参数的计算 ........................................................................................... 7 2.1.3 . (8)2.2 转速调节器的设计 (9)2.2.1 电流环的等效闭环传递函数 ................................................................................... 9 2.2.2 转速调节器的参数计算 ......................................................................................... 10 2.2.3 转速调节器的实现 ................................................................................................. 11 3主电路的计算 (12)3.1整流变压器的计算 (12)3.1.1 整流变压器二次侧电压计算 ................................................................................. 12 3.1.2一次、二次侧电流计算 (12)3.1.3变压器容量的计算 (12)3.2 晶闸管元件的选择 (13)3.2.1额定电压U TN 的选择 (13)3.3晶闸管保护环节的计算 (13)3.3.1 交流侧过电压保护措施 ......................................................................................... 13 3.3.2 晶闸管及整流二极管两端的过电压保护 ............................................................. 14 3.3.3 过电流保护 ............................................................................................................. 14 3.3.4电压和电流上升率的限制 .. (15)3.4 平波电抗器的计算 (15)3.4.1 电动机电枢电感D L ............................................................................................... 15 3.4.2 变压器电感 ........................................................................................................ 15 3.4.3 平波电抗器的选择 . (15)T L3.5触发电路的选择 (16)3.5.1给定电源和给定环节的设计 (16)3.5.2转速检测环节和电流检测环节的设计与计算、调速系统的静态参数设计..164 MATLAB仿真 (17)4．1 系统的建模与参数设置 (17)1、单闭环物理模型的构建 (17)4.2系统动态仿真结果的输出及结果分析 (18)4.2.1 开环数学模型 (18)4.2.2 单闭环数学模型及其仿真结果 (19)4.2.3 双闭环数学模型及其仿真结果 (23)4.3系统仿真结果总体分析 (25)4.3.1.电机转速曲线 (25)4.3.2.电机电流曲线 (26)5心得及总结 (27)6 参考文献 (28)1 课程设计的目的与要求1.1本次课程设计（论文）应达到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程，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，以及操作实际系统的方法，加强基本技能训练。
转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计
武汉理工大学华夏学院信息工程课程设计报告书课程名称运动控制系统课程设计总评成绩学生专业班级自动化1113学生姓名、学号10212411322指导教师姓名李文彦课程设计起止日期2014.9.9--2012.9.17课程设计基本要求课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。
课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。
为了加强课程设计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定如下基本要求。
1. 课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答辩等4个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。
2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。
课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中，课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。
3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。
项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性，考核成绩占30%左右。
4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平，项目测试性能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。
项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中，考核成绩占25%左右。
5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养自己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分和理解能力。
文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中，考核成绩占10%左右。
转速电流双闭环控制的直流调速系统仿_真分析毕业论文
毕业论文（设计）论文题目：转速电流双闭环控制的直流调速系统仿真分析目录1绪论 (3)1.1论文选题的背景 (3)1.2本课题研究的历史及发展情况 (3)1.3本课题研究的意义 (3)1.4课题研究内容 (4)2双闭环直流调速系统的基本原理及数学建模 (4)2.1双闭环直流系统的基本组成与工作原理 (4)2.2双闭环直流调速系统的数学模型建立 (5)3转速电流双闭环直流调速器的简单设计 (6)3.1 电流调节器的初步设计 (6)3.2 转速调节器的设计 (10)4双闭环直流调速系统的建模与MATLAB仿真 (14)4．1基于数学模型的双闭环直流调速系统的仿真 (14)4.2基于电气原理图的双闭环直流调速系统仿真 (16)5结论 (18)参考文献 (19)转速电流双闭环控制的直流调速系统仿真分析学生：徐锐（指导老师：徐小军）淮南师范学院机械与电气工程学院摘要：随着电器工业化的不断普及与发展，双闭环控制的系统依然发挥着它不可磨灭的作用。
双闭环直流调速系统实现了智能化和数字化，更加方便了工业控制技术的生产和制作。
依据转速、电流双闭环直流调速系统的基本原理我们对其进行了工程化的设计和数学建模。
系统模型分两部分组成，一部分是由晶闸管所控制的直流电动机所组成的主电路系统，而另外一部分则是由转速电流调节器所组成的控制电路。
直流电动机控制电路，就是本次设计的主电路，它通过三相可控晶闸管整流来进行电路整流，通过PI调节器来进行控制，从而改变了了直流电动的电枢电压，因此进行调压调速。
为了分别调节转速和电流，控制电路分别被引入了两个PI调节器来调节转速电流。
这样一来，转速和电流负反馈就被引入了。
为了使转速电流双闭环直流调速系统的正常运行，还需要控制电力电子变换器UPE，它是利用电流调节器的输出去控制的。
然后进行模型的仿真，通过波形图的分析，显示转速电流双闭环控制的直流调速系统，拥有一个稳定的静动态特性。
关键词：双闭环调速系统；晶闸管；ASR；ACR；Simulink/MATLAB仿真DC speed control system speed and current double closed-loopcontrol simulationStudent: Xurui(Faculty Adviser：Xuxiaojun)Huainan Normal College of Mechanical and Electrical Engineering Abstract: With the growing popularity of industrialization and development of appliances, dual-loop control system still plays its indelible effect. Double closed loop DC system to achieve an intelligent and digital, more convenient production of industrial control technology and production.According to the basic principles of speed and currentdouble closed loop DC system we carried out the engineering design andmathematical modeling. System model in two parts, part of the system consists of amain circuit thyristor controlled DC motor composed, while the other part is the speed of the current regulator is composed of a control circuit. DC motor control circuit, isthe main circuit of this design, it is controlled by a three-phase thyristor rectifier forrectifying circuit to be controlled by the PI controller, thus changing the DC motorarmature voltage, the regulator tune speed. In order to adjust the speed and current,respectively, the control circuit were introduced two PI controller to adjust the speedof the current. As a result, speed and current negative feedback was introduced. Inorder to speed the normal operation of the DC current double closed loop speedcontrol system, also need to control power electronic converters UPE, it is the use ofthe output of the current regulator to control. Then the simulation model by analyzing the waveform,with a stable static and dynamic characteristics.Keywords: dual-loop；thyristors,；speed regulator；current regulator,；Simulink / MATLAB simulation1绪论1.1论文选题的背景直流调速系统在现代自动控制系统中发展研究的比较早。
转速、电流双闭环直流调速系统毕业设计
转速、电流双闭环直流调速系统毕业设计设计总说明在工业生产中,需要高性能速度控制的电力拖动场合, 直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统发挥着极为重要的作用。
转速、电流双闭环调速系统是20世纪60年代在国外出现的一种新型调速系统。
70年代以来, 在我国的冶金、机械、制造以及印染工业等领域得到日益广泛的应用。
双闭环调速系统是由单闭环自动调速系统发展而来的。
它通过转速和电流两个调节器分别引入转速负反馈和电流负反馈，并构成双闭环系统。
从而有效的改善电机性能，使电机特性曲线变硬，以满足复杂环境下对电机性能的要求。
本设计主要采用三相全控桥式整流电路对直流电机供电，并通过工程设计法对转速调节器和电流调节器相关参数进行计算以达到对转速电流双闭环支流调速系统的整体实现。
关键词:直流调速,双闭环,三相全控桥,工程设计法Rotational speed, electric current double closed loop cocurrent velocity modulation system designDesign DescriptionIn the industrial production, needs the high performance speed control the electric drive situation, the direct-current velocity modulation system, specially the double closed loop cocurrent velocity modulation system is displaying the great importance the function. The rotational speed, the electric current double closed loop velocity modulation system was in the 1960s in one kind of new velocity modulation system which overseas appeared. Since the 70s, in domains and so on our country's metallurgy, machinery, manufacture as well as printing industry has obtained day by day the widespread application. The double closed loop velocity modulation system is comes by the single closed loop automatic velocity modulation system development. It introduces the rotational speed negative feedback and the electric current negative feedback separately through the rotational speed and the electric current two regulators, and constructs the doubling closed-loop system. Thus the effective improvement electrical machinery performance, causes the electrical machinery characteristic curve to stiffen, satisfies under the complex environment to the electrical machinery performance request.This design mainly uses three-phase all controls the bridge-type leveling circuit to the direct current machine power supply, and carries on the computation through the engineering design law to the RPM control and the current regulator related parameter to achieve to the rotational speed electric current double closed loop branch velocity modulation system's whole realizes.Key word: Direct-current velocity modulation; Double closed loop; Three-phase all controls the bridge; Engineering design law;目录1.绪论 (1)1.1直流调速系统发展 (1)1.2直流双闭环系统介绍 (1)1.3三相全控整流电路 (3)1.4双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 (5)1.4.1双闭环直流调速系统的动态数学模型 (5)1.4.2启动过程分析 (6)1.4.3动态抗扰性能分析 (8)2.V-M调速系统主电路设计 (9)2.1V-M调速系统概述 (9)2.2晶闸管整流电路方案 (9)2.3主电路主要器件参数选择 (9)2.3.1可控整流变压器选择及计算 (9)2.3.2晶闸管选择 (10)2.4主电路保护措施 (12)2.4.1过电流保护 (12)2.4.2过电压保护 (13)3系统参数测定 (15)3.1主电路总电阻值得测定 (15)3.2电枢回路电感L的测定 (19)3.3直流电动机-发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD2的测定 (21)3.4主电路电磁时间常数Td的测定 (22)3.5电动机电势常数Ce 和转矩常数CM的测定 (22)3.6系统机电时间常数TM的测定 (22)4.工程设计法设计双闭环系统的调节器 (23)4.1电流调节器设计 (23)4.1.1电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用 (23)4.1.2电流调节器结构的选择 (23)4.1.3电流调节器的电路实现 (24)4.1.4电流调节器参数计算 (24)4.2转速调节器的设计 (26)4.2.1转速调节器在双闭环直流调速系统中的作用 (26)4.2.2转速调节器结构选择 (26)4.2.3转速调节器电路实现 (27)4.2.4转速调节器参数计算 (27)5系统调试 (29)5.1系统调试原则 (29)5.2各控制单元调试 (30)5.2.1移相控制电压Uct调节范围的确定 (30)5.2.2调节器的调零 (30)5.2.3调节器正、负限幅值的调整 (30)5.2.4电流反馈系数的整定 (30)5.2.5转速反馈系数的整定 (30)5.3系统调试 (31)5.3.1系统开环外特性测定 (31)5.3.2系统静特性测试 (31)6结果分析 (34)小结 (34)参考文献 (35)1.绪论1.1直流调速系统发展转速、电流双闭环调速系统是20世纪60年代在国外出现的一种新型调速系统。
转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计
转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计摘要：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。
控制系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行嵌套联接。
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。
本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器，通过在DJDK-1型电力电子技术及电机控制试验装置上的调试,并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。
关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器第 1 页共27 页转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计目录绪论 (1)1、双闭环调速系统的工作原理 (3)1.1、双闭环调速系统的工作原理 (3)1.2、双闭环调速系统主电路的数学模型 (10)1.3、转速和电流两个调节器设计的给定参数 (12)2、设计双闭环调速系统的电流调节器和转速调节器 (13)2.1、工程设计方法的基本思路 (13)2.2、电流调节器的设计 (13)2.3、转速调节器的设计 (16)3、Simulink仿真 (19)3.1、电流环的仿真设计 (19)3.2、转速环的仿真设计 (19)3.3、双闭环直流调速系统的仿真设计 (20)课程设计体会 (24)参考文献 (25)附录 (26)第 2 页共27 页转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计绪论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。
首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。
运控课设转速、电流双闭环直流调速系统控制器设计说明书
运动控制系统课程设计题目：转速、电流双闭环直流调速系统控制器设计一、设计目的1、应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。
2、应用计算机仿真技术，通过在MA TLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。
3、在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL 进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。
二、系统设计参数直流电动机控制系统设计参数：（ 直流电动机(3) ）输出功率为:5.5Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流 30A 额定励磁电流1A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆 电枢回路电感100mH 电机机电时间常数1S 电枢允许过载系数λ=1.5 额定转速 970rpm直流电动机控制系统设计参数环境条件：电网额定电压:380/220V; 电网电压波动:10%;环境温度:-40~+40摄氏度; 环境湿度:10~90%. 控制系统性能指标：电流超调量小于等于5%; 空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%; 调速范围D ＝20; 静差率小于等于0.03.1、设计内容和数据资料某直流电动机拖动的机械装置系统。
主电动机技术数据为：V U N 220=,A I N 30=，m in 970r n N =，电枢回路总电阻Ω=2.0R ，机电时间常数s T m 1=，电动势转速比r V C e m in 221.0•=，Ks=40，ms T l 5.0=，Ts=0.0017ms ，电流反馈系数A V 85.0=β，转速反馈系数r V m in 5.1•=α，试对该系统进行初步设计。
2、 技术指标要求电动机能够实现可逆运行。
要求静态无静差。
动态过渡过程时间s T s 1.0≤，电流超调量%5%≤i σ，空载起动到额定转速时的转速超调量%30%≤n σ。
转速电流双闭环不可逆直流调速系统的设计
武汉理工大学华夏学院信息工程课程设计报告书课程名称运动控制系统课程设计总评成绩学生专业班级自动化1112学生姓名、学号指导教师姓名蔡金萍课程设计起止日期2014.9.9--2014.9.17课程设计基本要求课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。
课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。
为了加强课程设计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定如下基本要求。
1. 课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答辩等4个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。
2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。
课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中，课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。
3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。
项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性，考核成绩占30%左右。
4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平，项目测试性能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。
项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中，考核成绩占25%左右。
5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养自己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分和理解能力。
文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中，考核成绩占10%左右。
双闭环直流电机不可逆调速系统设计
双闭环直流电机不可逆调速系统设计
一、系统介绍
双闭环直流电机不可逆调速系统是一种应用直流电动机的调速系统，该系统具有对电机转速的精确控制和安全性高的特点，一般用于低速的直流电机。
双闭环调速系统通常由电动机控制器、电动机和负载2个部分组成，分别实现电机输出扭矩控制、电流控制和转速控制，从而达到电机的调速控制。
二、系统原理
双闭环调速系统由2个调节及控制部分组成，分别是闭环电流控制系统和闭环转速控制系统，两部分互为补偿，实现了转速的精确控制。
闭环电流控制系统：围绕反馈信号monitor电流大小，调整输入指令电流，控制电机输出的扭矩，从而恒定电流，提升电机的输出功率。
闭环转速控制系统：利用信号反馈给出的电机转速参数，实时调整参考转速信号，控制功率输出，实现精确调速，提升电机的输出转速。
三、系统可靠性
随着双闭环调速系统的发展，它的可靠性也得到了极大的提高，它围绕着两个闭环模式，实现了安全性和稳定性的控制：
（1）输出电流闭环控制：可以精确控制输出电流，使电机的输出功率稳定，进而实现转速的控制；。
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沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：转速、电流双闭环不可逆直流调速系统的设计（电机型号Z2-52-1/额定转速1500r/min）系别自控系班级电自092学生姓名安胜功学号 18指导教师田卫华职称副教授课程设计进行地点： F-202，图书馆任务下达时间： 2011年 11 月 28 日起止日期： 2011年 11月28日起——至 2011年12月2日止教研室主任年月日批准1.设计的原始资料（1）直流电动机型号及参数（2）折合到电动机轴上的总飞轮矩：225.2aGD GD =∑ （3）电枢电阻估算：2a R R ∑=，212(~)23n n n a nU I PR I -=。
2.设计的主要内容及要求（1） 熟悉题目并收集资料：明确设计任务，收集相关资料，包括参考书、手册和图表等。
（2） 主电路设计:确定主电路形式，画出主电路及相关保护、操作电路原理图，并完成主电路元件的计算和选择。
（3） 控制电路设计：确定调节器形式，画出电路原理图，选定检测元件和反馈系数，计算调节器参数并选择相关元件。
（4） 校核整个系统设计。
（5） 绘制系统总原理图。
（6） 编制元件明细表。
指标要求：稳态指标：无静差；动态指标：%10%;%10%i n σσ≤≤（按退饱和方式计算）主电路形式要求：20N P kW ≤，采用单相桥式全控整流电路； 2050N kW P kW <≤，采用三相半波可控整流电路； 50N P kW >，采用三相桥式全控整流电路。
3.设计说明书撰写内容、格式的要求（1） 题目、目录、原始数据及技术要求等；（2） 具体设计说明，包括主电路及控制电路设计步骤说明及相关图形； （3） 系统总原理图； （4） 元件明细； （5） 参考文献。
4.设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求（1） 程设计说明书； （2） 附图包括：a.主电路原理图b.双闭环直流调速系统的静、动态结构图c.ASR、ACR的电路原理图d.转速环、电流环等效动态结构图e.系统总原理图5.时间进度安排：6.主要参考资料（文献）。
1．《交直流调速系统》史国生赵家璧，化学工业出版社2．《自动控制系统》刘建昌冶金工业出版社3．《电力拖动自动控制系统》第二版陈伯时机械工业出版社 4．《电力电子设计手册》王兆安机械工业出版社沈阳工程学院直流拖动控制系统课程设计成绩评定表系（部）：自控系班级：电自092 学生姓名：安胜功目录一.主电路设计 (1)（一）主电路原理图 (1)（二）整流变压器的计算与选择 (1)（三）整流元件的计算与选择 (3)（四）电抗器的计算与选择 (3)(五)电阻的计算 (5)(六)时间常数的计算 (6)(七) 保护元件的选择和计算 (6)二．控制电路设计 (9)（一）电流环的设计 (9)（二）转速环的设计 (11)（三）双闭环调速系统的动，静态结构图 (14). （四）触发电路..............................................................................15. （五）系统总原理图. (16)三. 元器件的选择 (17)四. 设计总结 (18)参考文献 (19)转速、电流双闭环不可逆直流调速系统原理图一、主电路设计主电路采用单相变压器，经单相全控桥晶闸管整流电路为电动机供电（一）主电路原理图（二）整流变压器的计算与选择1.整流变压器的电压U=220V，整流变整流变压器的一次侧直接与电网相连，即一次侧电压等与电网电压。
所以1压器的二次侧电压2U 与整流电路形式、电动机额定电压n U 、晶闸管装置压降、最小控制角αmin 及电网电压波动系数ε有关，可按下式近似计算2141.1V z n K U U AB ε=== 式中Z K ----为安全系数，一般取为1.05—1.10左右； ε----为电网电压波动系数，一般为0.9—1.1，在此取； A----为计算系数，此处取0.9； B----为计算系数，min cos 2a B ==。
2.整流电压器电流22182.282.2n I K I A A ==⨯=12111141.182.252.7220n K U I I A U ⨯⨯=== 表1-1整流变压器的计算系数选择（电感负载,取min 30α=︒）3.整流变压器容量 121m m ==22221141.182.211590S m U I VA ==⨯⨯= 1111122052.711594S mU I VA ==⨯⨯=56()()121111590115941159222S S S VA =+=⨯+= 式中1m 、2m —分别为一次侧与二次侧绕组的相数。
（三）、整流元件的计算与选择正确选择晶闸管和整流管，能够使晶闸管装置在保证可靠运行的前提下降低成本。
选择整流元件主要是合理的选择它的额定电压kn U 和额定电流（通态平均电流）T I 他们与整流电路形式、负载性质、整流电压及整流电流平均值、控制角α 的大小等因素有关。
一般按0α=计算，且同一装置中的晶闸管和整流管的额定参数算法相同。
1. 整流元件的额定电压 整流元件的额定电压kn U 与元件实际承受的最大峰值电压m U 有关，即2141.1199.5m U V =()2~3kn m U U =式中()2~3为安全系数，取安全系数为3，则33199.5598.5kn m U U V ==⨯= 2. 整流元件的额定电流整流元件的额定电流T I 与最大的负载电流m I有关，即 式中 1.582.2123.3m n I I A λ==⨯=()1.5~2.0T fb m I K I =式中fb K 为计算系数，()1.5~2.0为安全系数，取安全系数为2.0，则2.0 2.00.45123.3111T fb m I K I A ==⨯⨯=表1-2整流元件的计算系数fb K 。
(四)、电抗器的计算与选择为了提高晶闸管装置对负载供电的性能及运行的安全可靠性，通常需在直流侧串联带有空气系的铁芯电抗器，其主要参数为额定电流n I 和电感量k L。
1. 用于限制输出脉动的临界电感m L（单位为mH ） 332 1.2141.1101032.822 3.1410010%82.2u m d i n S U L mH f S I π⨯=⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯式中 i S -----为电流脉动系数，取10%u S -----为电压脉动系数,取1.2；d f -----为输出脉动电流的基波频率，取100(单位为Hz)。
u S 与d f 与电路的形势有关。
2．用与保证电流连续的临界电感i L （单位为mH ）min 20%20%82.216.44n I I A ==⨯=12min 2.85141.124.516.44l K U L mH I ⨯=== 式 min I----为要求的最小负载电流平均值，取20%n I （单位为A ）；1K ----为计算系数，此处取2.85。
3．直流电动机的漏电感a L （单位为mH ）3381101010 3.6221150082.2D n a p n n K U L mH n n I ⨯=⨯=⨯=⨯⨯⨯式中，D K 为计算系数，对于一般无补偿绕组的电动机，D K =8—12；对于快速无补偿绕组的电动机，D K =6—8；对于有补偿绕组的电动机，D K =5—6，在此选DK=8，其余参数均为电动机额定值。
4．折合到整流变压器二次侧的每相漏电感B L （单位为mH ）2% 3.18141.15%0.002710010082.2B k B n K U u L mH I ⨯⨯===⨯式中%k u ----为变压器的短路比，一般取为 5% ；B K ----为计算系数，此处取3.18。
5．实际应串入的平波电抗器的电感kL （单位为mH ）式中，max （mL ，i L ）表示取最大值。
6．电枢回路总电感k L （单位为mH ）229.2 3.620.002732.8k a B L L L L mH ∑=++=++⨯=（五）电阻的计算221111082.275000.1142282.2n n n a n U I P R I -⨯-==⨯=Ω 2．整流变压器折算到二次侧的每项电阻B R ()()max 22222115921195%0.029982.2B S R I η=-=⨯-⨯=Ω 式中max η为变压器的最大效率，一般为00953. 整流变压器漏抗引起的换向重叠压降所对应的电阻hx R 3222500.0027100.00027BBhx B X fL R fL πππ-====⨯⨯⨯=Ω4. 电枢回路总电阻R ∑20.1140.10.0002720.020.25a k hx B R R R R R ∑=+++=+++⨯=Ω()max ,232.8 3.620.002729.2k m i a B L L L L L mH =--=--⨯=式中k R 为平波电抗器的电阻，可从电抗器产品手册中查的或实测。
即0.1k R =Ω。
（六）、时间常数的计算1. 电磁时间常数1T 3132.8100.130.25L T s R -∑∑⨯===2. 电机时间常数m T 11082.20.1140.067min/1500n n a e n U I R C V r n --⨯===⋅9.55m e C C =2222.5 2.5410a GD GD Nm ∑==⨯=22100.250.163753759.550.067m e m GD R T s C C ∑∑⨯===⨯⨯ （七）、保护元件的计算与选择 1. 交流侧阻容过压保护（1）交流侧过电压保护电容（单位为µF ）的计算公式是02222%25115926141.1i S C F U μ⨯⨯≥== 0i %变压器励磁电流百分数，单向变压器励磁电流分数 0i %=5 。
电容C （单位为µF ）的交流耐压应大于或等于1.5c U ，c U 是阻容两端正常工作时的交流电压有效值。
（2）交流侧过电压保护电阻的计算公式11.85R ≥=Ω 式中k U %为变压器的短路比，对于10—1000kV.A 的变压器，k U %为5--10，在此取 5 。
电阻功率P 的范围可在下式范围内选取222212122(2~3)(2)()(1~2)[(2)()]R f K CR CU P f K CR K CU ππ<<+ 式中:R 和C 为上述阻容计算值f 和2U 为电源频率（单位为Hz ）和变压器二次侧相电压（单位为V ）； （2--3）和（1--2）------安全系数； 1K 为计算系数，对于单相 =1;对于三相 =3;2K 为计算系数，对于单相2K =200；对k ；阻容Y 接，2K =150；对于三相桥式：阻容Δ接 ，2K =900；阻容Y 接，2K =300。