转速负反馈的单闭环直流调速系统的设计

学号：

中州大学电机及拖动课程设计题目：转速负反馈的单闭环直流调速系统的设计

姓名：

专业：电气自动化

班级：

指导老师：***

2014年6月10号

摘要

该设计是转速负反馈的单闭环直流调速系统，目前调速系统分为交流调速和直流调速系统，由于直流调速系统的调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，因此在相当长的时间内，高性能的调速系统几乎都采用直流调速系统，为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统，对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速负反馈单闭环使用较多。在设计中用MATLAB 软件对电流环和转速环的设计举例进行了仿真，通过比较说明了直流调速系统的特性。

关键字：转速负反馈动态性能

ABSTRAC

The design speed negative feedback is single closed-loop dc speed regulating system, the current speed regulation system is divided into ac speed regulation and dc speed control system, due to the wide scope of speed control of dc speed regulating system, small static rate, good stability and has a good dynamic performance, so in a long time, almost all high performance speed control system using dc speed regulating system, in order to improve the dynamic and static performance of dc speed regulating system, usually adopts closed loop control system, the control of motor speed index requirements is not high, the single closed loop system, according to the feedback in different ways can be divided into the speed feedback, current feedback, voltage feedback, etc.In a single closed-loop system, speed closed-loop used more negative feedback ing MATLAB software in your design, for example, the design of current loop and speed loop are simulated, through comparing the characteristics of the dc speed control syste

KEYWORDS:SPEED BACK MATLAB D

目录

摘要..............................................I Abstract..........................................II I 1转速负反馈单闭环直流调速系的电路.. (1)

1.1单闭环直流调速系统原理 (2)

1.2调节器的设计 (4)

1.3 调节器的计算 (5)

2转速控制的要求和调速指标 (6)

2.1单闭环调速系统的调速范围以及静差率 (5)

2.2反馈控制规律 (6)

3转速负反馈单闭环直流调速的特性分析 (11)

3.1静态性能分析 (9)

3.2动态性能分析 (11)

4 电路设计 (12)

4 .1 触发电路的选择 (13)

5心得体会 (14)

6致谢词 (15)

7参考文献 (16)

1转速负反馈单闭环直流调速系的电路

1.1单闭环直流调速系统原理.

根据本设计要求，设计的系统为转速负反馈单闭环直流调速系统，其中转速为负反馈量。转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有三个基本特征。一、只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。二、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。三、系统的精度依赖于给定和反馈检测精度。根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产生纠正偏差的作用。

调速系统的转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，引入转速闭环将使调速系统应该能够大大减少转速降落。

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图1-1-1 转速负反馈单闭环直流调速系统的组成

上图1-1为带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图。在反馈控制的闭环直流调速系统中，与电动机同轴安装一台测速发电机TG ，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压nU，与给定电压*nU相比较后，得到转速偏差电压nU，经过放大器A，产生电力电子变换器UPE所需的控制电压cU，用以控制电动机转速n。图中，UPE是由电力电子器件组成的变换器，其输入接三相（或单相）交流电源，输出为可控的直流电压dU。电动机同轴安装一台测速发电机TG，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压nU，与给定电压*U相比较后，得到转速偏转电压nU ，经过放大器A，产生电力电子变换器UPE所需的控制电压CU，用以控制电动机的转速，这就组成了反馈控制的闭环直流调速系统。对于中、小容量系统，多采用由IGBT或P-MOSFET组成的PWM变换器；对于较大容量的系统，可采用其他电力电子开关器件，如GTO、IGCT等；对于特大容量的系统，则常用晶闸管触发与整流装置。

1.2调节器的设计

在设计闭环调速系统时，常常会遇到动态稳定性与稳态性能指标发生矛盾的情况，这时，必须设计合适的动态校正装置，用来改造系统，使它同时满足动态稳定性和稳态性能指标两方面的要求动态校正方法有很多种，而且对于一个系统来说，能够符合要求的校正方案也不是唯一的。在电力拖动自动控制系统中，最常用的是串联校正和反馈校正，其中串联校正比较简单，也容易实现。对于带电力电子变换器的直流闭环系统，由于其传递函数的阶次较低，一般采用PID调节器的串联校正方案就可以完成动态校正的任务。在设计校正装置时，主要的研究工具是伯德图，即开环对数频率特性的渐近线，利用它可以确切地提供稳定性和稳定裕度的信息，而且还能大致衡量闭环系统稳态和动态的性能。保留适当的