有环流可逆调速系统仿真

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直流双闭环有环流可逆调速系统设计

直流双闭环有环流可逆调速系统设计1 配合控制有环流可逆调速系统环流问题及主电路设计在V-M 可逆直流调速系统中，必然会存在着环流的问题，而环流又分为动态环流和静态环流，在本课程设计中，仅考虑静态环流，对动态环流不做究论。

动态环流仅在可逆 V —M 系统处于过渡过程中可能出现[1]。

静态环流有分为直流平均环流和瞬时脉动环流。

现在将对这两种环流进行讨论。

采用两组晶闸管整流装置反并联的可逆V-M 系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，两组装置同时工作时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。

一般来说，这样的环流对系统无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此必须予以抑制或消除。

如果让正组VF 和反组VR 都处于整流状态，两组的直流平均电压正、负相连，必然产生较大的直流平均环流。

为了防止产生直流平均环流，应该在正组处于整流状态、0d f U 为正时，强迫让反组处于逆变状态，使0d r U 为负，且幅值与0d f U 相等，使逆变电压0d r U 把整流电压0d f U 顶住，则直流平均环流为零。

于是，00d r d f U U =-。

由式：00max cos d f d f U U α=，00max cos d r d r U U α=由于两组晶闸管装置相同，两组的最大输出电压0max d U 是一样的，因此，当直流平均环流为零时，应有cos cos r f αα=-或180αβ︒+=。

如果反组的触发延迟角用逆变角r β表示，则：f r αβ=。

由此可见，按照f r αβ=来控制就可以消除直流平均环流，这称做αβ=配合控制[2]。

为了更可靠的消除直流平均环流，可采用：f r αβ≥。

为了实现αβ=配合控制，可将两组晶闸管装置的触发脉冲零位都定在90︒，即当控制电压0c U =时，使00090f r r αβα︒===，此时000d f d r U U ==，电动机处于停止状态。

转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计(专业课程设计报告格式)

专业课程设计报告（级本科）题目：转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计学院：学院专业：班级：姓名：学号：同组同学：设计时间：评定成绩：指导教师：年月大学专业课程设计任务书含给定滤波与反馈滤波的PI 型电流调节器(3)选择电流调节器参数要求%5%≤i σ时，应取5.0=∑i I T K ，因此s K i l I T T 11.1350037.05.0-==∑=于是，013.14005.05.003.01.135=⨯⨯⨯==Ks R K K i Ii βτ。

(4)校验近似条件要求sci T 31<ω，现ci s s s T ω>=⨯=--111.1960017.03131。

要求l m ci T T 13≥ω，现ci l m s s T T ω<=⨯=--11243.45.011313。

要求oi s ci T T 131≤ω，现ci oi s s s T T ω>=⨯=--118.180002.00017.0131131(5)计算电流调节器电阻和电容取Ω=k R 400，则Ω=Ω⨯==k k R K R n n 52.4040013.10 取Ω=k R n 40F F R C iii μτ75.0104003.03=⨯==取F μ75.0 F F R T C oi oi μμ2.0101040002.044630=⨯⨯⨯== 取F μ2.0 按照上述参数，电流环可以达到的动态指标为%5%3.4%<=i σ，故满足设计要求。

2.2转速环的设计 (1)确定时间常数电流环等效时间常数为s T i 0074.02=∑。

根据所用发电机纹波情况，取转速滤波时间常数s T on 01.0=。

转速小时间常数近似处理，取s T T T on i n 0174.02=+∑=∑。

(2)选择转速调节器结构按照设计要求，选用PI 调节器，其传递函数为()ss K s W n n nASR ττ1+=含给定滤波与反馈滤波的PI 型转速调节器(3)计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则，取5=h ，则s s hT n n 087.00174.05=⨯=∑=τ222224.3960174.0252621--=⨯⨯=∑+=s s T h h K nN 则 ()7.11174.05.0007.01018.0132.005.0621=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∑+=nme n RT h T C h K αβ(4)检验近似条件115.34087.04.396--=⨯==s s K n N cn τω。

双闭环直流可逆调速系统建模与仿真

V-M双闭环直流可逆调速系统建模与仿真1 设计任务与分析有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。

本设计是V-M 双闭环直流可逆调速系统建模与仿真，主要包括可逆部分和双闭环直流调速部分。

可逆部分可以由两组晶闸管可控整流装置反并联实现，通过控制电路和触发电路来实现整流与逆变的转换。

而设计要求调速系统能进行平滑的速度调节，具有较宽的调速范围（D≥ 10），系统在工作范围内能稳定工作，系统静特性良好，动态性能指标要求转速超调量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）t s≤ 1s ，系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续，这些可以按双闭环直流调速部分的知识设计电流调节器和转速调节器来实现。

转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统，采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。

转速、电流双闭环直流调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础，所以掌握直流双闭环调速系统对于电力拖动控制系统的学习有很重要的作用。

针对本设计的仿真，应用软件MATLAB的Simulink 软件包，Simulink 是实现动态系统建模，仿真的一个集成环境。

它使MATLAB的功能得到进一步扩展。

它提供的丰富功能块，可以迅速的创建动态系统模型；实现了可是换建模，用户可以通过简单的鼠标操作建立直观模型进行仿真；实现了多工作环境间文件互用和数据交换。

使用MATLAB中的Simulink任务，根据各个环节的函数模型，建立数学仿真模型，进行系统仿真。

本课程设计就要求结合给定的初始条件来完成直流双闭环调速系统的设计，其中包括绘制该调速系统的原理图，对调节器进行工程设计，选择调节器的参数等。

要实现直流双闭环调速系统的设计需先对控制系统的组成及工作原理有一定深入的理解，弄清楚调速系统每个组成部分的作用，弄清楚转速环和电流环的工作原理，合理选择调节器的参数以便进行合理的工程设计并进行仿真。

转速电流双闭环可逆直流调速系统的仿真与设计

《运动控制》课程设计题目：转速，电流双闭环可逆直流宽频调速系统设计系部：自动化系专业：自动化班级：自动化1班学号：11423006 11423025 11423015姓名：杨力强.丁珊珊.赵楠指导老师：刘艳日期：2014年5月26日-2014年6月13日一、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MATLAB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 =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 min 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。

V-M双闭环直流可逆调速系统建模与仿真

I
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

α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真

学号08750235（运动控制课程设计）设计说明书α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真起止日期：2011 年12月26 日至2012 年1 月6 日学生姓名王晓旭班级08电气2班成绩指导教师(签字)电子与信息工程系2011年1 月6 日目录1 引言 (2)2 α=β配合控制的直流可逆调速系统的建模 (2)2.1 α=β配合控制的直流可逆调速系统的工作原理 (2)2.2 电力系统(Power System)工具箱 (3)2.3 α=β配合控制的直流可逆调速系统的建模 (3)2.3.1 移相控制器的封装 (3)2.3.2 带限幅的PI调节器的封装 (4)2.3.3 α=β配合控制的直流可逆调速系统整体的建模 (4)3 α=β配合控制的直流可逆调速系统仿真实例及分析 (5)3.1 系统主要环节的仿真参数 (5)3.2 仿真波形及分析 (5)4 结论 (8)参考文献 (9)α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真摘要:针对面向系统传递函数结构图仿真方法的不足，提出了一种基于MATLAB的Simulink和Power System工具箱、面向系统电气原理结构图的仿真新方法，实现了转速与电流双闭环α=β配合控制的直流可逆调速系统的建模与仿真分别介绍了同步脉冲触发器、移相器控制器和PI调节器的建模，给出了直流可逆调速系统的仿真模型和仿真结果，仿真结果表明了仿真算法可信度较高。

关键词:α=β配合控制;直流电机;MATLAB仿真;移项控制器1 引言品闸管反并联的电枢可逆线路是可逆调速系统的典型线路之一。

这种线路有能实现叫逆运行、回馈制动等优点，同时止转制动和反转启动完全衔接起来，没有间断或死区，这是有环流调速系统的优点，特别是用于要求快速止反转的中小容量的系统。

为保证系统安全，必须增加环流电抗器以消除其中的环流。

α=β控制的有环流可逆调速方式，在实际应用中由于难以准确保持α=β的状态，一旦出现α≠β时，就有可能产生直流环流，使整流器过载或损坏，故实际上并不采用，但研究α=β控制的有环流可逆系统，对理解直流电动机的可逆过程有很大帮助。

毕业设计-可逆直流调速系统的仿真

（二〇〇七年六月本科毕业设计说明书题目：可逆直流调速系统的仿真学生姓名：xx 学院：xx 系别：xx 专业：xx 班级：xx 指导教师：xx摘要直流电动机具有良好的起、制动调速性能，宜于在广泛范围内平滑调速。

有许多生产机械要求电动机既能正、反转，又能快速制动，这就需要可逆的调速系统。

本课题介绍了可控环流可逆调速系统和逻辑无环流可逆调速系统的工作原理，在此基础上主要对逻辑无环流可逆调速系统进行了分析，并确定了可逆直流调速系统仿真的系统模型。

该模型采用的是典型的转速、电流双闭环结构，并通过无环流逻辑控制器DLC确保主电路没有环流产生，能够实现直流电动机的正反转。

文中使用MATLAB中的SimPowerSystems工具箱对系统进行建模，并利用实验测得的数据对建立的模型进行参数设置，最后进行仿真。

该系统中的调节器均采用PI调节器，在设计时，利用实验测取的数据对转速、电流调节器分别进行了计算。

关键词：可逆调速系统；逻辑无环流；MATLAB仿真AbstractThe direct current motor has the goo d starting、brake velocity modulation performance，is suitable for in the widespread scope the smooth velocity modulation. Many machinery for the production request the electric motors both to be able，the positive rotation、reverse and rapid braking，the DC SR system happen to solve this problem.This thesis introduces the reversible adjustable speed system’s principles of controllable circumfluence and logic non-loop-current，and it has given the analysis of logic non-loop-current the DC SR system. Thus the simulation model of the DC SR system is built. The model employs typical double closed-loop structure of speed and curren t，in the modeling of the double closed loo p，the non-loop-current logical controller-DLC is used to guarantee that there was not produce the circumfluence in the main circuit and realize positive rotation or reverse.The Matlab simulation toolbox SimPowerSystems is used to build the mode l，and in the mode l，the parameter is set by measuring practical D C，at last the simulation is done. The PI controller is used in the syste m，and the speed PI and the current PI are designed by using the value of measuring practical DC.Keywords：Reversible velocity modulation system；Logic non-loop-current；MATLAB simulation目录第一章绪论 (1)1.1直流调速控制技术发展概况 (1)1.2问题的提出 (1)1.3解决方案 (2)1.4仿真工具语言MA TLAB简介 (2)1.5本课题的任务 (3)第二章直流可逆调速系统 (4)2.1可控环流的可逆调速系统 (4)2.2逻辑控制的无环流可逆调速系统 (5)2.2.1 系统的组成和工作原理 (5)2.2.2 无环流逻辑控制器DLC (6)第三章转速、电流调节器的设计 (9)3.1参数的测定与计算 (9)3.2电流调节器的设计 (14)3.2.1 电流调节器结构的选择 (14)3.2.2 电流调节器的设计与计算 (15)3.3转速调节器的设计 (17)3.3.1 转速调节器结构的选择 (17)3.3.2 转速调节器的设计及计算 (18)第四章逻辑无环流可逆调速系统的MATLAB仿真 (20)4.1逻辑无环流可逆调速系统的仿真建模 (20)4.2逻辑无环流直流可逆调速系统的仿真 (26)结论 (30)参考文献 (31)谢辞 (32)第一章绪论1.1 直流调速控制技术发展概况随着生产技术的发展，对电气传动在起制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。

可控环流可逆调速系统111

可控环流可逆调速系统在可逆系统中，环流的存在会显著加重晶闸管和变压器的负担，消耗无用的功率，环流太大时甚至会损坏晶闸管。

此外，还需增设均衡电抗器，投资费用加大，因此，必须抑制环流。

然而，环流也有它有利的一面。

少量的环流可以作为晶闸管的基本负载，这样电动机在空载或轻载时可使晶闸管装置仍工作在电流的连续区，避免电流断续引起的非线性现象对系统静、动态性能的影响。

一个理想的环流变化规律应该是：在轻载时有些直流环流（一般为5%IN～10%IN），采用α＜β控制方式，以保证电流连续；而当负载大时使环流减小到零，形成α>β控制方式。

这种根据负载实际来控制环流的大小和有无的系统就是“可控环流可逆调速系统”。

具有两个电流调节器的可控环流可逆调速系统图3. 13是该系统的原理图。

主电路常采用两组晶闸管交叉连接的线路。

控制线路仍为典型的转速、电流双闭环。

但电流互感器和电流调节器都用了两套，分别组成正、反向各自独立的电流闭环，并在正、反组电流调节器1ACR、2ACR输入端分别加上了控制环流的环节。

控制环流的环节包括环流给定电压-Uc*和二极管VD、电容C、电阻R组成的环流抑制电路。

为了使1ACR和2ACR的给定信号极性相反，Ui*经过放大系数为1的反号器A R输出Ui*，作为2ACR的电流给定。

当速度给定电压Un*=0时，ASR输出电压Ui*=0，则1ACR和2ACR仅靠环流给定电压-Uc*（其值可根据实际情况整定），使两组晶闸管同时处于微微导通的整流状态，输出电流If=Ir=Ic*（给定环流），在原有的瞬时脉动环流之外，又加上恒定的直流平均环流，其大小可控制在额定电流的5%～10%，而电动机的电枢电流为Id=If-Ir=0。

正向运行时，Ui*为负，二极管VD1导通，负的Ui*加在正组调节器1ACR上，使正组控制角αf更小，输出电压Udor升高，电流If增大；与此同时，反组电流给定Ui￣*为正电压，二极管VD2截止，正电压Ui￣*通过与VD2并联的电阻R加到反组的电流调节器2ACR上，U1*抵消了环流给定电压-Uc*的作用，抵消的程度取决于电流给定信号的大小。

自然环流可逆调速系统

自然环流可逆调速系统所谓自然环流可逆调速系统，是系统中没有直流环流仅有脉动环流，按a=p配合控制的有环流可逆调速系统。

系统的组成α=β配合控制的可逆调速系统原理框图如图3.10所示。

图中主电路采用两组三相桥式晶闸管装置反并联的线路，因为有两条并联的环流通路，所以要用四个环流电抗器。

由于环流电抗器流过较大的负载电流就要饱和，因此在电枢回路中还要另设一个体积较大的平波电抗器Ld。

控制线路采用典型的转速、电流双闭环系统，速度调节器ASR和电流调节器ACR都设置了双向输出限幅，以限制最大动态电流、最小控制角αmin。

和最小逆变角βmin。

为了在任何控制角时都保持αf+αr=180°的配合关系，应始终保持控制电压U￣ct=-Uct，在GTR之前加放大倍数为1的反号器AR可以满足这一要求。

根据可逆系统正反向运行的需要，给定电压Un应有正负极性，可由继电器KF和KR来切换，调节器输出电压对此能作出相应的极性变化。

为保证转速和电流的负反馈，必须使反馈信号也能反映出相应的极性。

测速发电机产生的电压是能随电动机转向的改变而改变极性的。

值得注意的是电流反馈必须反映电流的极性，图3. 10中绘出的是直接检测直流电流的方法，例如霍尔电流变换器。

在进行触发移相时，当一组晶闸管装置处于整流状态时，另一组便处于逆变状态，这是指控制角的工作状态而言的。

实际上，这时逆变组除环流外并不流过负载电流，也就没有电能回馈电网，确切地说，它是处于“待逆变状态”，表示该组晶闸管装置是在逆变角控制下等待工作。

当需要制动时，只要改变控制角，同时降低Udof和Udor，一旦电动机的反电动势E>│Udor│=│Udof│时，整流组电流将被截止，逆变组才能真正投入逆变状态，使电动机产生回馈制动，将电能回馈电网。

同样，当逆变组回馈电能时，另一组也是在等待着整流，可称为处于“待整流状态”。

所以，在这种α=β配合控制下，负载电流可以很方便地按正反两个方向平滑过渡，在任何时候，实际上只有一组晶闸管装置在工作，另一组则处于等待工作的状态。

(完整word版)直流可逆调速系统的仿真(word文档良心出品)

湖北理工学院《计算机仿真技术》考试答卷设计名称：直流可逆调速系统的仿真专业：电气工程及其自动化班级：200级电气本（）班学号：学生姓名：湖北理工学院电气学院直流可逆调速系统的仿真直流电动机的可逆运转需要电动机产生的正向和反向转矩，由电动机转矩公式 T e C m I d可知，改变转矩的方法有两种：一是改变电机的励磁的方向；二是改变电枢电流i d的方向，本课题主要议论电枢可逆的方案。

在晶闸管 - 直流电动机系统中，因为晶闸管整流器的单导游电性，不可以产生反向电流，所以在晶闸管- 直流电动机可逆系统中，需要将两套整流器反向并联给电动机供电（见图1），图中一套整流器向电动机供给正向电流，称为正组整流器 VF；一套整流器向电动机供给反向电流，称为反组整流器VR。

因为，两组整流器反并联，两组整流器的工作状态就有几种状况。

（1）两组整流器都同时工作于整流状态。

在这类状态下两组整流器的输出电压将顺向连结，会产生很大的环流（指不经过电机，而在两组整流器中流通的电流），这是不同意的的工作状态。

（2）一组整流器工作在整流状态，其控制角为00 900；另一组整流器工作在逆变状态 00 900，且1800 _ 。

假如，则两组整流器的均匀电压相等，没有直流环流，但因为两组整流器的输出刹时电压仍可能不相等，还会产生刹时脉动环流。

假如 < , 则整流器输出的均匀电压大于逆变组输出均匀电压，则两组整流器间既有直流环流也会有刹时脉动环流。

假如>，则整流器输出的均匀电压小于逆变组输出均匀电压，不会产生直流环流，但会产生脉动环流。

这几种状况统称为配合控制的有环流可逆系统。

（3）在一组整流器工作时（不论工作在整流仍是逆变状态），另一组整流器不给触发脉冲，则整流器不会导通 , 即处于封闭状态，这时两组整理器之间不行能有环流通路，即不会产生直流，环流也不会产生脉动环流，采纳这类控制模式的可逆系统称为无环流可逆系统。

图 1 可逆调速系统两组整流器的连结配合控制的有环流可逆调速系统1、配合控制的有环流可逆调速系统工作原理配合控制的有环流可逆调速系统的电气原理图如图 2 所示。

双闭环V--M(有环流)直流调速系统的工程设计及仿真

目录1系统结构设计 (1)1.1 方案论证 (1)1.2系统设计 (1)2调节器的设计 (2)2.1电流调节器的设计 (2)2.2速度调节器的设计 (5)3系统主电路设计 (8)3.1主电路原理及说明 (8)3.2主电路参数设计 (10)4系统组成及原理 (11)4.1α=β配合控制的有环流调速系统的组成 (11)4.2 ASR和 ACR的作用 (12)4.3 控制方式 (13)4.4 工作过程 (14)4.5触发电路设计 (14)5 Matlab仿真 (16)5.1电流环的仿真设计 (16)5.2转速环的仿真设计 (18)6心得体会 (19)参考文献 (20)1系统结构设计1.1 方案论证对于经常正、反转运行的系统，缩短起、制动时间是提高生产率的重要因素。

为此，在启动或制动过度过程中，希望电流始终保持为允许最大值，使调速系统以最大的加减速运行。

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。

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交换器UPE。

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。

在采用两组晶闸管整流装置反并联可逆线路的V-M系统中，晶闸管可以工作在整流或逆变状态，正转运行可利用反组晶闸管实现回馈制动，反转运行可利用正组晶闸管实现回馈制动。

1.2系统设计要达到电流和转速的超调要求就要设计电流-转速双闭环调速器，本次课程设计主要内容是采用α= β配合控制，能够实现可逆运行，转速和电流稳态无差。

α= β配合控制消除直流平均电流的原理是正组处于整流状态、U dof为正时，强迫让反组处于逆变状态，使U dor为负，且幅值与U dof相等，使得逆变电压U dor把整流U dof顶住，则直流平均环流为零。

由于整流与逆变瞬时电压值上的差异，仍会出现U dof>-U dor的情况，从而仍能产生瞬时的环流，被称为瞬时脉动环流。

采用α=β配合控制的有环流V—M可逆调速系统设计

目录第1章设计要求 (2)第2章控制系统整体方案设计 (3)第3章主回路设计 (7)3. 1主回路参数计算及元器件选择 (7)3. 1. 1整流变压器的参数计算 (7)3. 1. 2晶闸管的选择 (8)3. 1. 3电抗器的设计 (8)3 . 2 回路参数计算及元器件选择 (10)3. 2. 1交流侧过压，过流保护 (10)3. 2. 2直流侧过压，过流保护 (12)3. 2. 3晶闸管过压，过流保护 (13)3. 3触发回路设计 (14)3. 4励磁回路设计 (16)第4章控制回路设计 (17)4. 1电流环设计（ACR） (17)4. 2转速环设计（ASR） (20)4. 3反馈回路设计 (26)4.3. 1 电流反馈 (26)4.3. 2 转速反馈 (27)第5章辅助回路设计 (28)5. 1直流稳压电源 (28)5. 2接触器操作回路 (29)5. 3反相器 (29)5. 4限幅电路 (30)5. 5给定电路 (31)第6章设计感想 (32)参考文献 (33)第1章设计要求设计题目：采用α=β配合控制的有环流V—M可逆调速系统设计设计要求：（1）调速范围D=20，无静差。

在调速范围内转速无级、平滑可δ≤5%调；（2）动态性能指标：电流环超调量iδ≤10%空载起动到额定转速时的转速超调量n（3）采用第一组电机额定参数直流电动机直流发电机测速发电机型号Z2-32 Z2-42 ZYS-3A 额定容量(KW) 2.2 3.5 0.022 额定电压(V) 220 230 110额定电流(A) 12.5 15.3 0.22最大电流(A) 18.75 22.95额定转速(rpm) 1500 1450 2000额定励磁(A) 0.61 0.61 永磁GD2(kg·m2) 0.105 0.18电动机电枢电阻Ra(Ω) 1.3电动机电枢电感La(mH) 10其他参数名称数值整流侧内阻Rn(Ω) 0.92整流变压器漏感T L(mH) 6R(Ω) 0.6电抗器直流电阻HL(mH) 8.0电抗器电感H第2章控制系统整体方案设计1.由于α=β配合控制的有环流V—M可逆调速系统采用转速、电流双闭环控制，先对此控制简要说明：（a）(b)图2-1 调速系统启动过程的电流和转速波形(a) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统 (b) 理想的快速起动过程带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程如图 a 所示，理想起动过程波形如图b所示，能获得的最快的起动过程。

α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真

目录1 引言 (3)2 α=β配合控制的直流可逆调速系统的建模 (3)2.1 α=β配合控制的直流可逆调速系统的工作原理 (3)2.2 电力系统(Power System)工具箱 (4)2.3 α=β配合控制的直流可逆调速系统的建模 (4)2.3.1 移相控制器的封装 (5)2.3.2 带限幅的PI调节器的封装 (5)2.3.3 α=β配合控制的直流可逆调速系统整体的建模 (6)3 α=β配合控制的直流可逆调速系统仿真实例及分析 (6)3.1 系统主要环节的仿真参数 (7)3.2 仿真波形及分析 (7)4 结论 (10)内蒙古科技大学本科生课程设计论文题目：α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真学生姓名：王孟哲学号：0967106209专业：自动化班级：二班指导教师：李琦2012年11月2日内蒙古科技大学课程设计任务书课程名称控制系统仿真设计题目α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真指导教师李琦时间2012年10月29日至11月2日一、教学要求1、理解直流可逆调速系统的基本工作原理；2、通过α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统的建模，掌握使用Matlab/Simulink软件及Power System工具箱对直流调速系统的建模与仿真方法；3、理解α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统中，正转、反转过程中转速与电流的变化曲线，以及本桥逆变和反接制动阶段电枢电流、电机转速、电机反电动势以及平波电感反电动势的变化曲线；4、掌握α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统中，两组整流器的环流分析方法，理解电机从正转到反转的机械特性。

二、设计资料及参数设计资料详见《电力电子与电力拖动控制系统的Matlab仿真》（洪乃刚主编）6.4.1节。

本设计涉及到的控制原理、电力拖动自动控制系统等内容参考相关专业课教学内容。

设计参数：见《电力电子与电力拖动控制系统的Matlab仿真》（洪乃刚主编）6.4.1节。

三、设计要求及成果1、利用Simulink及Power System工具箱建立基于Power System的α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统模型；2、绘制并分析α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统中，正转、反转过程中转速与电流的变化曲线；3、绘制并分析α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统中，本桥逆变和反接制动阶段电枢电流、电机转速、电机反电动势以及平波电感反电动势的变化曲线；4、绘制并分析α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统中，两组整流器的环流变化曲线，绘制并分析电机从正转到反转的机械特性变化曲线；5、撰写不少于3000字的设计报告。

转速电流双闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计

转速电流双闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计一、设计目的应用所学的交、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。

应用计算机仿真技术，通过在MATLAB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。

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、 For personal use only in study and research; not forcommercial use三、四、设计参数1、直流电动机(1)：输出功率为:80W 电枢额定电压220V电枢额定电流 6.12A 额定励磁电流1A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.4欧姆电枢回路电感0.954mH电机机电时间常数0.39s 电枢允许过载系数1.5额定转速 3000rpm2、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%3、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0.03.三系统方案选择（1）可控电源选择速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。

从生产机械要求控制的物理量来看，各种系统往往都通过控制转速来实现的。

因而直流调速系统是最基本的拖动控制系统。

直流变电压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：①旋转电流机组大、费用高、效率低。

②静止可控整流器③PWM(脉宽调制变换器)或称直流斩波器利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变平均电压，与V—M系统相比，PWM系统在很多方面有较大的优越性：主电路线路简单，需要的功率器件少，开关频率高；电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；功率开关器件工作在开关状态，道通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流高。

双闭环可逆直流脉宽调速系统的设计与仿真

本科毕业设计论文双闭环可逆直流脉宽调速系统的设计和仿真学生姓名：班级：学号：指导教师：所在单位：电气工程学院答辩日期： 2007年6月25日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。

然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。

在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。

对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。

采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计,并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行.关键词直流电机直流调速系统速度调节器电流调节器双闭环系统仿真AbstractDC motor has been widely used in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and DC motor has been widely used in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth control in a wide range, besides its control performance is excellent. Beginning with the theory of DC motor, this dissertation builts up the mathematic model of DC speed control system with double closed loops, detailedly discusses the static and dynamic state performance of the system. Afterward, according to automation theroy this papar calculates the parameters of the system. Then, this dissertation simulates and analyzes the system by means of Simulink. The results of simulation are consistent with theory calculation. Some experience was acquired through simulation. Based on the theory and simulation, this dissertation designs a DC speed control system with double closed loops, discusses the realization of main circuit, feedback circuit, control circuit and trigger circuit. The results of experiment show that the static and dynamic state performance of this system are good, which indicate that the design can meet the puter-aided analysis and design are carried out for speed-controlling system of the d-c motorby by using TOOL BOX and SIMULINK. Keywords: DC motor,DC governing system,speed governor,current governor,double loop control system,simulink目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 直流调速概念 (1)1.2 直流调速系统的发展史 (1)1.3 研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (2)1.4 本文的研究内容 (3)第二章直流调速系统 (4)2.1 直流调速系统的调速原理及性能指标 (4)2.1.1 直流调速系统的调速原理 (4)2.1.2 直流调速系统的性能指标 (4)2.1.3 动态性能指标 (6)2.2 电流、转速双闭环直流调速系统的理论分析 (7)2.2.1 双闭环调速的工作过程和原理 (7)2.2.2 双闭环直流调速系统的组成及其静特性 (8)2.3 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 (11)2.3.1 双闭环直流调速系统的数学模型的建立 (11)2.3.2 起动过程分析 (11)2.3.3 动态抗干扰性分析 (15)2.4 调节器的工程设计方法 (15)2.4.1 PI调节器 (15)2.4.2 调节器的设计方法 (16)2.4.3Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比较 (16)2.4.4 转速-电流调节器结构的确定 (17)2.5 电流环、速度环的设计 (18)2.5.1 转速调节器、电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用 (18)2.5.2 调节器的具体设计 (18)第三章 PWM脉宽调制 (22)3.1 PWM基本介绍 (22)3.2 脉宽调制变换器 (22)3.3 桥式可逆PWM变换器 (23)第四章直流电动机数学模型的建立 (26)4.1 数学模型的建立 (26)4.1.1 写出平衡方程式、拉普拉斯变换 (26)4.1.2 动态结构图 (27)4.2 本设计中电动机部分的数据采集和计算 (31)第五章双闭环直流调速系统仿真 (33)5.1 MATLAB简介 (33)5.2 双闭环调速系统的仿真 (33)结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)第一章绪论1.1 直流调速概念直流调速[1]是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。

nnnnnnnn配合控制的有环流可逆调速系统的工作原理

自动控制系统课程设计报告课程名称：自动控制系统课程设计设计题目：配合控制的有环流可逆调速系统设计院系：电气工程系班级：1102304设计者：莫胜元学号：110230419同组人：关占奇于海洋赵茜梦指导教师：蔡春伟设计时间：2014年11月课程设计（论文）任务书专业电气工程及其自动化班级1102304学生莫胜元指导教师蔡春伟题目配合控制的有环流可逆调速系统设计子题设计时间2014年 11月 3 日至 2014年 11月 14日共 1 周设计要求直流电动机基本参数如下：直流电动机：220V，36A，1460r/min，Ce=0.127Vmin/r，允许过载倍数λ=1.5。

晶闸管装置放大系数：Ks=33。

电枢回路总电阻：R=0.3Ω。

时间常数：Tl=0.03s，Tm=0.18s。

电流反馈系数：β=0.185V/A（≈10V/1.5Inom）。

转速反馈系数：α=0.007Vmin/r（≈10V/Nnom）。

设计目的：1. 通过课程设计掌握配合控制有环流可逆调速系统分析与设计方法。

2. 掌握有环流可逆调速系统的制动和反向过程，了解配合控制有环流可逆调速系统的应用场合，优缺点和工作原理。

3. 掌握设计的一般方法。

设计内容：1. 配合控制有环流可逆调速系统的工作原理。

2. 各环节的特点和参数选择。

3. 按设计思想，叙述设计过程。

4. 分析反向制动过程的各点极性变化和两组整流装置的工作状态。

5. 详细分析配合控制有环流可逆调速系统的设计过程。

6. 转速调节器，电流调节器（ASR，ACR）具有抗干扰滤波能力，稳态运行无静差。

8. 稳态指标：无静差。

9. 动态指标：电流超调量σi≤15%，空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。

10.用A1号图纸（8个A4）绘制所设计的原理图；原理图要求清楚、工整，含器件参数。

主要参考文献：《电力拖动控制系统设计手册_朱仁初》一、配合控制的有环流可逆调速系统概述及工作原理 (4)1) 系统概述 (4)2) 双闭环直流调速系统概述 (4)3) V-M调速系统工作原理分析： (6)二、主回路的设计 (8)1) 主回路元器件参数计算及型号选择 (8)2) 主电路保护元件的参数计算及选型。

可控环流可逆调速系统的设计

目录1 可逆可控环流调速系统-------------------------------------------（1）1.1两组可控硅环流问题-------------------------------------------（1）1.2给定环流和可逆环流系统-------------------------------------------（2）1.3小结-------------------------------------------（3）2 控制电路-------------------------------------------（4）2.1控制环流环节-------------------------------------------（4）2.2转速、电流调节器------------------------------------------（6）2.3触发电路----------------------------------------（17）3 主电路--------------------------------------- （19）3.1电动机---------------------------------------（19）3.2整流电路----------------------------------------（20）3.3测速电机---------------------------------------（23）3.4励磁回路---------------------------------------（24）3.5电流反馈环节---------------------------------------（27）3.6电路保护措施---------------------------------------(29)总结--------------------------------------（36）参考文献--------------------------------------（38）可控可逆环流调速系统[摘要]有一些直流环流，可以保证电流反向时没有死区，有助于缩短过度过程；其次，少量直流环流的存在，成为可控硅装置的基本负载，则实际的负载电流可以越过断续区，对调速系统的静、动态性能都是有利的。

4.2可逆V-M调速系统的环流问题

可逆V-M调速系统的环流问题主要内容01 环流的定义与分类02 直流平均环流及消除方法03 瞬时脉动环流及抑制方法两组晶闸管装置反并联可逆线路M VRVF I d -I d+ - - +- - 正向电动反向制动正向制动反向电动 nd, T I o采用两组晶闸管装置的可逆线路的可逆V-M 系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。

M VRVF I c + - - +- -（1）环流的定义① 环流加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏。

② 利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区。

M VRVF I c + - - +- -（2）环流的危害与利用① 静态环流：在一定控制角下稳定工作时出现的环流。

直流平均环流（考虑平均值）瞬时脉动环流（考虑瞬时值）② 动态环流：过渡过程中出现的环流。

M VRVF I c + - - +- -（3）环流的分类① 采用封锁触发脉冲的方法，在任何时候，只允许一组晶闸管装置工作。

② 采用配合控制的策略，使一组晶闸管装置工作在整流状态，另一组则工作在逆变状态。

M VRVF I c + - + -- -（1）防止直流平均环流产生的方法U d0f = U d0 max cos αfU d0r = - U d0 max cos β r（2）配合控制原理M VRVF + - + -- - U d0f U d0r当U d0r ≥ - U d0f ，则可以消除直流平均环流，也就是需要α f ≥ β r ，且至少满足α = β ，称作 α = β 配合控制。

（3）配合控制下晶闸管装置的工作状态①整流状态：环流和负载电流。

②待逆变状态：仅环流，无负载电流。

③逆变状态：环流和负载电流。

④待整流状态：仅环流，无负载电流。

（三）瞬时脉动环流及其抑制（1）瞬时的脉动环流产生的原因配合控制的三相零式可逆线路的瞬时脉动环流 MVF VR a b c AB CR recR rec L c 1L c2U d 0fU d 0r ++--~ -- 晶闸管装置输出电压是脉动的，整流与逆变在瞬时电压波形上存在差异，从而仍能产生瞬时的脉动环流。