转速电流双闭环不可逆直流调速系统的设计
双闭环不可逆直流调速系统实验报告
双闭环不可逆直流调速系统实验报告
实验目的：
1. 理解双闭环不可逆直流调速系统的原理和特点。
3. 熟悉实验设备的使用和实验过程。
实验原理：
双闭环不可逆直流调速系统由速度环和电流环两个闭环组成，其基本原理如下：
1. 速度环控制
在速度环内部，输入为期望转速，输出为电压控制器的输出信号。
速度环主要根据实
际转速和期望转速之间的差异，计算出电压控制器的控制量，并根据电压控制器的输出改
变电机的电压，以达到调速的目的。
实验步骤：
1. 准备实验设备：电机、电压变压器、电流反馈电阻、示波器、信号源、功率放大器、控制器等。
2. 按照实验原理中的模型，建立电机的电压-转速模型和电机的电流-转矩模型。
3. 根据模型，编写控制算法。
4. 将实验设备连接好，将模型和算法输入控制器。
5. 设置期望转速和电流控制量，并启动电机。
6. 分析实验结果，评估控制系统的性能。
实验结果：
本次实验中，我们成功建立了双闭环不可逆直流调速系统的模型，并利用控制器实现
了系统的控制。
我们通过改变期望转速和电流控制量，观察了系统的实际转速和转矩变化。
实验结果表明，双闭环控制系统的性能稳定，具有较好的调速性能和响应速度。
结论：。
晶闸管双闭环不可逆直流调速系统设计
目录第一章绪论 (2)第二章主电路结构选择 (3)2.1变压器参数计算 (4)第三章双闭环直流调速系统设计 (5)3.1电流调节器的设计 (7)3.2转速调节器的设计 (10)第四章触发电路的选择与原理图 (14)第五章直流调速系统MATLAB仿真 (16)第六章总结 (18)第七章参考文献 (18)第一章绪论转速负反馈控制直流调速系统（简称单闭环调速系统）PI调节器的单闭环转速系统可以实现转速调节无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响，并用电流截止负反馈限制电枢电流的冲击，避免出现过电流现象。
但转速单闭环系统并不能充分按照理想要求控制电流（或电磁转矩）的动态过程。
对于经常正、反转运行的调速系统，缩短起、制动过程的时间是提高生产率的重要因素。
在起动（或制动）过渡过程中，希望始终保持电流（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。
当到达稳态转速时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。
这类理想启动过程示意下图1所示。
图1 单闭环调速系统理想启动过程启动电流呈矩形波，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获得的最快的起动（制动）过程。
下面我们引入了一种双闭环系统来对控制系统进行优化。
第二章 主电路结构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。
(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％。
运动控制系统课程设计_双闭环直流调速系统
运动控制系统课程设计设计名称双闭环直流调速系统专业班级自动化10—3学号**********姓名王韶雨指导教师李铁鹰运动控制系统课程设计设计名称双闭环直流调速系统专业班级自动化10—3学号**********姓名张浩宇指导教师李铁鹰目录一、设计任务 (2)1、设计对象参数 (2)2、性能指标 (2)3、课程设计的主要内容和要求 (2)3.1电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计 (2)3.2控制电路的设计 (2)二、电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计 (3)1、整流电路和整流器件的选择 (3)2、整流变压器参数的计算 (3)3、整流器件的保护 (4)4、平波电抗器参数的计算 (4)5、触发电路的选择 (4)三、直流双闭环调速系统原理图设计 (5)1系统的组成 (5)2系统的电路原理图 (6)3直流双闭环调速系统调节器设计 (6)3.1获得系统设计对象 (8)3.2电流调节器的设计 (6)3.3转速调节器的设计 (11)四、系统起动过程分析 (16)一、设计任务1、设计对象参数（1）P nom=30KW （2）U nom=220V （3）I nom=136A（4）n nom=1460r/min （5）R a =0.2Ω（6）R Σ=0.6Ω（7）C e=0.2 v.min/r （8）RΣ=0.18Ω（9）K S=42（10）T oi=0.002 s （11）T0=0.01 s （12）λ=1.5（13）U*nm=8 V (14)U*im=8 V2、性能指标σi≤5% σn≤10% 3、课程设计的主要内容和要求3.1电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计（1）整流电路和整流器件的选择（2）整流变压器参数的计算（3）整流器件的保护（4）平波电抗器参数的计算（5）触发电路的选择3.2控制电路的设计（1）建立双闭环不可逆直流调速系统的动态数学模型（2）电流调节器的设计计算（3）转速调节器的设计计算二、电力拖动不可逆直流调速系统主电路的设计1、整流电路和整流器件的选择目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理图如图1所示，其中阴极连接在一起的三个晶体管（VT1，VT3，VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶体管（VT4，VT6，VT2）称为共阳极组。
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双闭环不可逆直流调速系统是一种常见的电机调速方案，在工业控制中被广泛应用。
该调速系统包含了两个闭环控制回路，分别是转速内环和电流外环。
转速内环负责控制电机的转速，电流外环负责控制电机的电流，通过合理设计控制器来提高电机的调速性能。
以下是双闭环不可逆直流调速系统的设计步骤：1.系统建模：首先根据电机的物理特性及参数，建立电机的数学模型。
常见的模型有电枢电机模型和电磁转矩模型。
根据实际需求，选择合适的模型进行建模。
2.转速内环设计：转速内环的目标是控制电机的转速，在不受外界负载扰动影响的情况下保持设定转速。
常见的转速内环控制器有PID控制器和模糊控制器。
通过调整控制器的参数，可以实现快速响应、较小的超调量和稳态误差。
3.电流外环设计：电流外环的目标是控制电机的电流，在既定转速下，保持电机的稳定工作。
电流外环通常采用PID控制器，通过调整控制器的参数，可以实现电机电流的精确控制和动态响应。
4.控制器参数整定：为了使控制系统能够良好地工作，需要对控制器的参数进行整定。
通常采用试探法或者现场试验法来确定控制器的参数，通过调整参数，使得系统具有良好的控制性能。
5.稳定性分析：在设计完成后，需要对系统进行稳定性分析，以确保系统的稳定性。
常用的方法有根轨迹法、频率响应法等。
通过稳定性分析，可以发现系统的不稳定因素，并采取相应的措施进行调整。
6.仿真和实验验证：对于设计完成的双闭环不可逆直流调速系统，可以通过仿真和实验验证来评估其性能。
利用现代控制工具和仿真软件，可以进行虚拟实验，通过调整控制器参数，不断优化系统性能。
实验验证则是在实际环境下进行，通过实际数据的采集和分析，评估系统的稳定性和鲁棒性。
在双闭环不可逆直流调速系统设计的过程中，需要综合考虑转速和电流的控制要求，并兼顾系统的稳定性和动态性能。
通过合理的设计和参数整定，可以实现电机的精确控制，并满足不同的实际应用需求。
双闭环不可逆直流调速系统课程设计心得(matlab仿真设计)【模版】
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。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统设
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统是一种用于电机调速的控制系统，主要由两个闭环控制组成：速度闭环和电流闭环。
以下是该系统的一般设备组成和工作原理的概述：
设备组成：
电源：提供系统所需的电能供应。
整流器：将交流电源转换为直流电源。
晶闸管：用于控制电流的开关器件，通过控制晶闸管的导通和截止来调节电机的电流。
逆变器：将直流电源转换为可调的交流电源。
电机：用于将电能转换为机械能的设备。
速度传感器：用于检测电机转速，并将其反馈给控制系统。
电流传感器：用于检测电机电流，并将其反馈给控制系统。
控制器：根据速度和电流反馈信号，控制晶闸管的导通和截止，调节电机的转速和负载电流。
工作原理：
速度闭环控制：控制器通过速度传感器获取电机的转速反馈信号，并与设定的目标转速进行比较。
根据误差信号，控制器输出相应的控制信号，通过调节逆变器的输出电压来控制电机的转速，使实际转速逐渐接近目标转速。
电流闭环控制：控制器通过电流传感器获取电机的电流反馈信号，并与设定的目标电流进行比较。
根据误差信号，控制器输出相应的控制信号，通过控制晶闸管的开通和截止时间来调节电机的负载电流，使实际电流逐渐接近目标电流。
反馈控制：速度和电流的反馈信号被用来调整控制器的输出信号，以实现对电机转速和负载电流的精确控制。
系统保护：系统还可以包括过电流保护、过温保护等功能，以确保系统的安全运行。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统可以实现对直流电机的精确调速和负载电流控制，适用于需要高精度和可靠性的工业应用。
该系统在电机调速和负载控制方面具有较好的性能和稳定性。
电机控制实验一双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验报告
课程名称：电机控制指导老师：_ _______成绩：__________________ 实验名称：双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验类型：__同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一．实验目的1．深化对双闭环、不可逆晶闸管—直流调速系统原理、组成、部件调试及实验方法的了解和掌握。
2．对比开环、闭环静态机械特性的差异，学习机械特性的描述及量化指标的计算。
3．研究调节器参数对系统动态特性的影响。
二．实验内容和原理1、实验原理：双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统的主要参量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可抑制电网电压扰动对转速的影响，实验系统的组成如下图所示。
系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压Ug的大小既可以方便地改变电机的转速。
ASR.ACR 均设有限幅环节，ASR 的输出作为ACR 的给定，利用ASR 的输出限幅可以达到限制起动电流的目的，ACR 的输出作为移相触发电路GT 的控制电压，利用ACR 的输出限幅可以达到限制αmin的目的。
起动时，当加入给定电压Ug 后，ASR 即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定(即Ug=Ufn)，并在出现超调后，ASR 退出饱和，最后稳定在略低于给定转速的数值上。
图1 实验原理图图2 实验接线图2、实验内容：1）.单元整定①锯齿波移相触发系统脉冲零位调整②PI调节器调零③PI调节器的限幅调零2）.机械特性测试①开环n=1400r/min，n=f(Id)②闭环n=1400r/min，n=f(Id)n= 800r/min，n=f(Id)3）.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。
4）.观察、记录系统动态波形。
三.实验仪器设备1.MCL现代运动控制技术实验台主控屏2.直流电动机—测功机—测速发电机3.给定.零速封锁器.速度变换器.速度调节器.电流调节器组件挂箱4.双踪记忆示波器5.数字式万用表四.实验操作步骤1.线路连接㈠主电路（1）SCR 整流桥——用I 组VT1 ～VT6使用内部锯齿波移相触发脉冲必须:①U blf 接地（I 组触发脉冲处，左侧）②给定G 须与FBS 地相连（2）电枢平波电抗器接L=700 ～1000mH（3）注意用强电接线(粗接线柱)（5）直流实验的输入交流电压调至220V（6）额定电流IdN =1A，电流表用表Ⅱ(5A表）（7）负载为测功机，注意负载调节为“转矩”（8）直流电压表量程300V，直流电流表量程5A㈡控制回路（1）给定G（3）零速封锁器DZS（2）速度变换器FBS（5）速度调节器ASR（4）电流反馈与保护（FBC+FA）（6）电流调节器ACR（7）触发器（Uct+Ublf ）㈢接线（1）区分功率线及控制线（接头不同）（2）尽量接短线（先用短线）（3）三相输入套管线注意相序（颜色）对应（4）FBS 并电容，抗振荡（5）连接G与FBS 地线（6）转速闭环线的连接（7）经检查方能做实验2.单元部件调试【1】脉冲零位调整①脉冲零位定义移相电压Uct=0 时α的位置不可逆系统α=90°②做法I Uct 接地（=0）II 带地线第一通道观察锯齿波无地线第二通道观察双脉冲III 两通道断续扫描IV 注意相序U 相：U g1，4V 相：Ug 3，6W 相：Ug 5，2V 调节偏移电压Ub，使呈VI 以后固定Ub 不动（靠Uct移α）【2】测αmin=0°ACR限幅值①去掉Uct接地，接入正给定G②增加Uct，使α=0°③用万用表记下此时Uct 值，作为ACR正限幅【3】PI 调节器调零步骤①输入接地（ASR为 2 端，ACR为3/5端）②短接反馈电容，使成P 调节器（ASR为5、6端短接，ACR 为9、10 端短接）③激活调节器（ASR4端、ACR8端接-15V）④输出接万用表mV档⑤调节RP5 使输出为0（以后不动）【4】PI 调节器调限幅步骤①接入给定（ASR 为2 端ACR为3/5 端）约1V②除反馈电容短接线，使成PI调节器③激活调节器（ASR4端、ACR8端接-15V）④输出接万用表20V档⑤按正给定调负限幅RP2，按负给定调正限幅RP1.输出要求:ASR为+-6V，ACR为-0.7V五、实验数据记录及处理1、开环外特性的测定（1）控制电压U ct由给定器输出U g直接接入，合上测功机的“突加给定”开关。
双闭环直流调速系统设计
第一章设计概述一、课程设计的性质和任务：本课程是电气自动化本科专业学生学习完《直流调速系统》或《电力拖动控制系统》课程后进行的一个重要的独立性实践教学环节。
其任务是通过设计双闭环直流调速系统的全过程，培养学生综合应用所学的直流调速知识去分析和解决工程实际问题的能力，帮助学生巩固、深化和拓展知识面，使之得到一次较全面的设计训练，为毕业设计和实际工程设计奠定基础。
转速、电流双闭环不可逆直流调速系统是一种典型的自动控制系统。
这种调速系统只有两个调节器，即速度调节器（ASR）和电流调节器(ACR)，两个调节器作串级连接，其中速度调节器的输出信号作为电流调节器的输入信号，从而形成一环套一环的转速、电流双闭环结构。
这种转速、电流双闭环调速系统，在突加转速给定信号的过程中表现为一个恒电流加速系统，而在稳态和接近稳态的运行中又表现为一个无静差调速系统，因此各项性能指标较系统开环时提高许多。
本此课程设计的目的就是同学们在调试、设计一个典型的调速系统后，能够掌握自控系统调试、设计的方法，步骤及其调试原则，加强同学们的动手能力和对理论知识的理解。
自控系统调试所遵循的原则：先部分，后系统：即首先对系统的各个单元进行调试，然后再对整个系统进行调试。
先开环，后闭环：即首先进行开环调试，然后再对系统闭环进行调试。
先内环，后外环：即首先对内环进行调试（如在本此调试中就应先对电流环进行调试）,然后再对外环进行调试（如本此调试中的速度环调试）。
本次系统调试是在DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置上进行。
整个调试完成后要求系统达到以下指标：二、DJDK-1 型电力电子技术及电机控制实验装置简介1 装置特点(1)设计装置采用挂件结构，可根据不同设计内容进行自由组合。
(2)装置连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，两者不能互插，避免强电接入弱电回路，造成设备损坏。
(3)控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，分别设有电压型和电流型漏电保护装置，保护操作者的安全。
双闭环直流调速系统的课程设计报告
电力传动课程设计课题：双闭环直流调速糸统班级:电气工程及其自动化1004学号:3100501091姓名:贾斌彬指导老师：康梅、乔薇日期：2014年1月9日目录第 1 章系统方案设计1.1 任务摘要 (3)1.2 任务分析. (3)1.3 设计目的、意义 (3)1.4 方案设计. (4)第 2 章晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定2.1 电枢回路电阻R 的测定. (5)2.2 主电路电磁时间常数的测定 (6)2.3系统机电时间常数TM的测定 (7)2.4测速电机特性UTG=f(n)的测定 (7)2.5 晶闸管触发及整流装置特性Ug=f (Ug)的测定 (7)第 3 章双闭环调速系统调节器的设计3.1 电流调节器的设计 (7)3.2 转速调节器的设计 (9)第 4 章系统特性测试4.1 系统突加给定 (11)4.2 系统突撤给定...................... 错误! 未定义书签。
4.2.2 突加负载时 (12)4.2.3 突降负载时 (12)第 5 章设计体会第 1 章系统方案设计1.1 设计一个双闭环晶闸管不可逆调速系统设计要求：电流超调（T i < 5%转速超调（T n < 10%静态特性无静差给定参数：电机额定功率185W 额定转速1600r/min 额定励磁电流<0.16A 额定电流1.1A 额定电压220V 额定励磁电压220V转速反馈系数a =0.004 V • min/r电流反馈系数B =6V/A1.2 任务分析采用转速、电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统为对像来设计直流电动机调速控制电路，为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设计两个调节器，电流调节器和速度调节器，为了实现电流和转速分别起作用，二者之间实行串级连接，即把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，在把电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
该双闭环调速系统的两个调节器ASR 和ACF都采用PI调节器,以便能保证系统获得良好的静态和动态性能转速调节器在双闭环直流调速系统中的作用是减小转速误差，采用PI 调节器可实现无静差；对负载变化起抗扰作用；其输出限幅决定电动机允许的最大电流; 电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用是使电流紧紧跟随其给定电压的变化；对电网的波动起及时抗干扰作用；加快动态过程；堵转或过载时起快速自动保护作用。
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。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统
目次摘要..................................................... (2)1.设计请求......................................................31.1设计请求 (3)1.2 设计内容 (3)2.体系主电路设计 (4) (4)电压给定器 (6)零速封锁器DZS (7)速度变换器FBS (7)速度调节器 (7)电流调节器 (8)触发装配GT (9)2.2主电路参数的设计 (10)2晶闸管参数盘算 (10)平波电抗器的参数盘算 (10)3.电流调节器的设计 (11)时光参数 (11)流调节器的构造 (12)3.3盘算电流调节器的参数 (12) (13)和电容 (13)4.速度调节器的设计 (14)4.1肯定转速调节器的时光常数 (15)4.2 转速调节器的构造设计 (15)4.3 盘算转速调节调节器参数 (16)4.4 校验近似前提 (16)4.5 盘算调节器电阻和电容 (17)5.呵护电路的设计 (17)5.1 过电压呵护 (17)5.2 过电流呵护 (17)6．课程设计领会 (20)参考文献........................................................21摘要依据晶闸管的特点,经由过程调节控制角的大小来调节电压,基于设计标题,直流电念头调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路,在设计中调速体系的主电路采取了三相全控桥整流电路来供电,本文先肯定主电路的构造情势和各元部件的设计,同时对其参数进行盘算,包含晶闸管.电抗器,直流电念头调速控制器电路,本文采取转速.电流双闭环晶闸管不成逆直流调速体系为对像来设计直流电念头调速控制电路,为了实现转速和电流两种负反馈分离起感化,可在体系中设计两个调节器,电流调节器和速度调节器,为了实现电流和转速分离起感化,二者之间实施串级衔接,即把转速调节器的输出当做电流调节器的输入,在把电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装配.该双闭环调速体系的两个调节器ASR 和ACR 都采取PI 调节器,以便能包管体系获得优越的静态和动态机能转速调节器在双闭环直流调速体系中的感化是减小转速误差,采取PI 调节器可实现无静差;对负载变更起抗扰感化;其输出限幅决议电念头许可的最大电流;电流调节器在双闭环直流调速体系中的感化是使电流紧紧追随其给定电压的变更;对电网的摇动起实时抗干扰感化;加快动态进程;堵转或过载时起快速主动呵护感化.本课题内容重点包含电流.转速控制器的道理,并且依据道理对控制器的两个调节进行了具体的设计,概述全部电路的动静态机能,并各个部分的呵护和晶闸管的触发电路设计,最后将全部控制器的电路图设计完成.症结字:双闭环.晶闸管.不成逆直流调速体系.ASR.ACR.无静差.1.设计内容及请求1.1设计请求:（１）.稳态无静差5%i σ≤,空载起动到额定转速超调10%n σ≤ （２）.完成体系个环节的道理图设计和参数盘算（３）.依据技巧请求,对体系进行为态校订,肯定ASR调节器与ACR调节器的构造型式及进行参数盘算,使调速体系工作稳固,并知足动态机能指标的请求.（４）.调速体系中设置有过电压.过电流等呵护,并且有制动措施设计不成逆转速.电流双闭环直流调速体系,根本技巧数据参数如下：1.直流电念头：P N=150kw, U N=220V,I N=700A,n N=1000r/min,λ=1.5,R a=0.05Ω,2L mH=Σ,0.0017sT s=,GD2=125Nm2,Ω.1.2 设计内容1.依据标题标技巧请求,剖析并肯定主电路的构造情势和闭环调速体系的构成,画出体系构成的道理框图.2.调速体系主电路元部件的肯定及其参数的盘算（包含电力电子器件.平波电抗器与呵护电路等）3.动态设计盘算：依据技巧请求,对体系进行为态校订,肯定ASR调节器和ACR调节器的构造情势及进行参数盘算,使调节体系工作稳固,并知足动态机能指标的请求.4.绘制V-M双闭环直流不成逆调速体系电器道理图.2.体系主电路设计2.1 体系主电路解释启动时,参加给定电压Ug,速度调节器和电流调节器即以饱和限幅值输出,使电念头以限制的最大启动电流加快启动,知道电机转速达到给定转速,并在消失超调后,速度调节器和电流调节器退出饱和,最后稳固在略低于给定转速值下运行.体系工作时,要先给电念头加励磁,转变给定电压UG的大小即可便利地转变电念头的转速.电流调节器.速度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,应用速度调节器输出限幅可达到限制启动电流的目标,电流调节器的输出作为触发电路的控制电压U,应用电流调节器的输出的限幅可达ct到限制α的目标.如下图1-1是双闭环不成逆直流调速体系道max理图.图1-1 双闭环不成逆直流调速体系道理图.G:给定器DZS：零速封锁器ASR：速度调节器ACR：电流调节器GT：触发装配 FBS：速度变换器 FA：过流呵护器FBC：电流变换器AP1：Ⅰ组脉冲放大器双闭环直流体系的稳态构造图如图1-2所示,剖析双闭环调速体系静特点的症结是控制PI调节器的稳太特点.一般消失两种状况：饱和——输出达到限幅值;不饱和——输出未达到限幅值.当调节器饱和时,输出为恒值,输入量的变更不再影响输出,相当与使该调节环开环.当调节器不饱和时,PI感化使输入误差电压∆在稳太时老是为零.U图1-2 双闭环直流体系的稳态构造图现实上,在正常运行时,电流调节器是不会达到饱和状况的.是以,对静特点来说,只有转速调节器饱和与不饱和两种情形.图1-3双闭环直流体系动态构造图现实上,在正常运行时,电流调节器是不会达到饱和状况的.是以,对静特点来说,只有转速调节器饱和与不饱和两种情形.其次为双闭环控制体系数学模子.双闭环控制体系数学模子的重要情势仍然是以传递函数或零顶点模子为基本的体系动态构造图.双闭环直流调速体系的动态构造框图如图1-3所示.图中)(s W ASR 和)(s W ACR 分离暗示转速调节器和电流调节器的传递函数.为了引出电流反馈,在电念头的动态构造框图中必须把电枢电流d I 显露出来为了包管调速体系稳态无静差,转速环和电流环所用的控制器ASR 和ACR 均应用PI 调节器,,两个调节器的输出限幅值分离为U in *和U otn .同时加上滤波环节,克制给定旌旗灯号可能参杂的交换分量,两个调节器上增设二极管钳位的外限幅电路,限制输出限幅值,调剂电位可转变正负限幅值,主电路采取Y 型衔接,触发电路的旌旗灯号以此加在主电路上的晶闸管上,别的,采取护互感器取电流 反馈旌旗灯号,用同轴相连的发电机取电压反馈旌旗灯号双闭环晶闸管不成逆直流调速体系由给定器.速度调节器.电流调节器.触发装配.速度变换器.电流变换器等环节构成.2．电压给定器给定器G 的道理图如图1-2所示.给定器可以产生幅值可折衷极性可变的阶跃给定电压或可腻滑调节给定电压.本设计是不成逆体系所以只须要给定正电压,电压给定器是由两个电位器RP 1.RP 2及一个钮子开关Sl 构成.RP 1.RP 2分离用来调节正负电压的大小,最大输出电压为±10V,S2为开停开关.个中两个电位器的电阻都取10k Ω,又因为10c U V =,则其功率 231000.011010c U P W W R ===⨯,W 的电阻.图1-2给定器道理图2．零速封锁器DZS零速封锁器的感化是当体系处于泊车状况时,即给定电压为零,同时电念头转速速也为零时.将体系中所有调节器锁零,以防止泊车时,因为个调节器的零点漂移,致使晶闸管整流电路有微量的输出,从而使包管电机不会爬行.2．1.3 速度变换器FBS速度变换器它的重要感化是将直流测速发电机的输出电压进行滤波,滤除交换分量并变换为能知足体系须要的与电念头转速成正比的电压作为体系的转速反馈旌旗灯号,速度变换器为速度检测变换环节,所以还备有转速的检测旌旗灯号.其道理图如图1-3所示.图1-3 速度变换器道理图.4速度调节器ASR如图2-2所示,速度调节器由二极管VD3.VD4和电位器RPl.RP2构成正负限幅可调的限幅电路.由C5.R5构成反馈微分校订收集,有助于克制振荡,削减超调,速度调节器可为比例调节器,也可接成比例积分调节器,场效管VT1,为零速封锁电路,当A端为0V时,VD5导通,将调节器反馈收集短接而封锁;当A端为-15V时,VD5夹断,调节器投入工作.RP3为放大系数调节电位器,RP4为调零电位器.图2-2 速度调节器道理图电流调节器ACR电流调节器工作道理根本上与速度调节器雷同,与速度调节器比拟,增长了4个输端,“2”端接推β旌旗灯号,“4”和“6”接逻辑控制器的响应输出端U Z 和U F ,当这一端为高电日常平凡,三极管VT1.VT2导通将gi gi U U 和旌旗灯号对地短接,用于逻辑无环流可逆系VT3.VT4构成互补输出电流放大级.电流调节器道理图如图2-3所示图2-3 电流调节器工作道理图2．1.6触发装配GT触发装配GT和I组脉冲放大器AP1触发电路道理,三相桥式全控整流电路相当于一组共阴极的三相半波和一组共阳极的三相半波可控整流电路串联起来构成的,习惯大将晶闸管按照其导通次序编号共阴极的一组为VT1.VT3和VT5,共阳极的一组为VT2.VT4和VT6.本设计采取DK01的触发装配为集成触发电路,在由KC04,KC41,KC42集成触发电路芯片基本上,增长了由CD4066,CD4069等芯片构成的模仿开关,以控制输出触发脉冲的情势.KC04是移相集成触发器,KC41是六路双脉冲形成器,KC41与三块KC04可构成三相全控桥双脉冲触发电路,KC42为脉冲列调剂形成器,以减小触发电源功率及脉冲变压器体积,进步脉冲前沿陡度.2.2主电路参数的设计因为整流输出电压U 的波形在一周期内摇动6次的波形雷同,是以在盘算时只需对一个脉冲进行盘算.是以得到整流输出平均电压U d2cos α 取α=0°由电机时光参数取U d =N U =220V则 U 2=94V2.2.1晶闸管参数盘算：在晶闸管整流装配找中采取三相桥式全控整流,有变压器为整流装配供给电源,可控整流的道理：当晶闸管的阳极和阴极推却正向电压并且门极加触发旌旗灯号晶闸管导通,并且去掉落门极的触发旌旗灯号晶闸管依旧保持导通,当晶闸管的阳极和阴极之间推却反向电压并且门极不管加不加触发旌旗灯号晶闸管关断.对于三相桥式整流电路,晶闸管电流的有用值为：由电机参数可取I d =700A则晶闸管的额定电流为：取1.5~2倍的安然裕量,()500VT AV I A =.因为电流持续,是以晶闸管最大正反向峰值电压均为变压器二次线电压峰值,即：取2~3倍的安然裕量,600VT U V =2.2．2平波电抗器的参数盘算：平波电抗器L 的功效是使输出的直流电流更腻滑,平波电抗器用于整流今后的直流回路中,整流电路的脉波数老是有限的,在输出的整流直流电压中老是有纹波的,这种纹波往往是有害的,须要由平波电抗器加以克制,平波电抗器的电感一般按低速轻载时包管电流持续的前提来选择,平日起首给定最小电流I dmin =(5%-10%)I N ,这里取10%.在用它盘算所需的总电感量,减去电枢电感既得平波电感值对于三相桥式整流电路,总电感量的盘算公式为：I dmin =×700A=49A由电机时光参数取U 2=94V,则940.69 1.250l L mH =⨯=. 电枢电感L m 的盘算公式为 3 k 10L =()D N m N NU mH pn I ⨯ P —电念头磁极对数,D k —盘算系数,对一般无抵偿电机：D k =812 那么电枢电感310220100.78221000700m L ⨯⨯==⨯⨯⨯mH 平波电抗器电感值取为l L -0.78=2mH3.调节器的设计3.1 肯定电流调节器的时光参数（1）整流装配滞后时光s T ：三相桥式电路的平均掉控时光 Tss.（2）电流滤波时光常数Toi ：三相桥式电路每个波头的时光是3ms,为了根本滤平波头应有（1~2）s.则Toi=0.002s.（3）电流环小时光常数i T ∑：按小时光常数近似处理：s T T T oi s i 0037.0=+=∑.e C —电念头的电动势系数：m C —电念头额定励磁下的转矩系数：m T —电力体系机电时光常数3.2选择电流调节器的构造从稳态上看,请求电流无静差,可得到幻想的堵转性.从动态上看,体系不该该有电枢电流在突加控制造用时有太大的超调,以包管电流在动态进程中不超出许可值.而对电网电压摇动的实时抗扰感化只是次要身分.为此,电流环以追随性为主.选用典范I 型体系,采取PI 调节器,其传递函数为： 检查对电源电压的抗扰机能：0.00250.6760.0037L i T T ∑==采取典范I 型体系动态抗扰机能,各项指标都是可以接收的.3.3盘算电流调节器的参数（1）为了让调节器的零点与控制对象的大时光常数顶点对消,则电流调节器超前时光常数：0.0025i L T s τ==.（2）采取西门子“最佳整定”办法的“模最佳体系”,参数取：0.707ξ=,0.5I i K T ∑=, 4.3%i σ=.是以,电流开环增益：10.50.5135.10.0037i I K s T -∑=== 电流反馈系数：10100.00951.5700nm dm N U I I βλ*====⨯min V r ⋅ 电位器给定电压c U =10V, 则晶闸管整流放大系数：2202210d s c U K U === ACR 的比例系数为：135.10.00250.8 1.293220.0095I i i s K R K K τβ⨯⨯===⨯ 校验近似前提电流环截止频率：1135.1I ci K S ω-==（1）晶闸管整流装配传递函数的近似前提111196.1330.0017s ci S T ω-=≈>⨯ 知足近似前提 2）疏忽反电动势变更对电流环动态影响的前提166.42ci S ω-=≈< 知足近似前提 3）电流环小时光常数近似处理前提1180.78ci S ω-=≈> 知足近似前提 3.5 盘算调节器电阻和电容采取含给定滤波和反馈滤波的模仿式PI 型电流调节器,其道理图如图1所示.图中*i U 为电流给定电压,d I β-为电流负反馈电压,调节器的输出就是电力电子变换器的控制电压c U .图1 PI 型电流调速器所用运算放大器取040R k =Ω,则各电阻和电容值为：0 1.2934051.7i i R K R k ==⨯=Ω , 取52K Ω.30.00250.0485210ii i C F R τμ===⨯, 取0.05μF. 电流调节器设计完成.4.速度调节器的设计电流环的等效闭环传递函数电流环经简化后可视作转速环的一个环节,为此其闭环传递函数为：疏忽高次项,)(s W cli 可降阶近似为：接入转速环内,电流环等效环节的输入量应为)(s U i *,是以电流环在转速环中应等效为：4.1肯定转速调节器的时光常数 电流环等效时光常数：s s T K i I0074.00037.0221=⨯==∑ 转速滤波时光常数：0.005on T s =转速环小时光常数：按小时光常数近似处理,取 转速反馈系数：100.011000nm N U n α*===min V r ⋅ 4.2转速调节器的构造设计4.2.1转速调节器的选择为实现转速无静差,转速环开环传递函数应有两个积分,在负载扰动感化点前面必须有一个积分环节包含在转速调节器ASR 中,使体系在阶跃扰动时无稳态误差,并具有较好的抗扰机能,所以应当选择典范II 型体系,如许体系动态抗扰机能好.ASR 采取PI 调节器,其传递函数为：含给定滤波和反馈滤波的PI 型转速调节器道理图如下.图：含给定滤波和反馈滤波的PI 型转速调节器4.3盘算转速调节调节器参数按追随性与抗扰机能较好的原则,取h=3,52.6%n σ=.当h=3时调节时光最短,动态追随机能适中.则ASR 的超前时光常数为：30.01240.0372n n hT S τ∑==⨯=转速环开环增益：122221414452230.0124N n h K S h T -∑+==≈⨯⨯ ASR 的比例系数为4.4校验近似前提 转速环截止频率为：1114450.037854.62NN n cn K K S τωω-===⨯=（1）电流环传递函数简化前提为163.7cn S ω-==> 知足简化前提 （2）转速环小时光常数近似处理前提为155cn S ω-=≈>知足简化前提 4.5盘算调节器电阻和电容所用运算放大器取040R k =Ω,则09.63840385.52n n R K R K K ==⨯Ω=Ω 取386K Ω按退饱和超调量的盘算办法盘算调速体系空载启动到额定转速时的转速超调量：max *7000.80.01240.1852()()20.722 1.59.9%10%10000.816n N n b m T C n z C n T σλ∑⨯∆∆=-=⨯⨯⨯⨯=<能知足转速环设计请求.5.呵护电路的设计5.1 过电压呵护过电压呵护可分为交换侧和直流侧过电压呵护,前面常采取的呵护措施有阻容接收装配.硒堆接收装配.金属氧化物压敏电阻,这里用压敏二极管克制变乱过电压（1）交换侧过电压呵护压敏电阻采取由金属氧化物烧结制成的非线性压敏元件作为过电压呵护,其重要长处在于：压敏电阻具有正反向雷同的峻峭的伏安特点,在正常工作是只有很微弱的电流畅过元件,而一旦消失过电压时电压,压敏电阻可经由过程高达数千安的放电电流,将电压制制在许可的规模内并具有损耗低,体积小,对过电压反响快等长处.压敏电阻的额定电压1mA U 的选择可按下式盘算:式中,1mA U —压敏电阻的额定电压,VYJ 型压敏电阻的额定电压有：100V,200V,400V,760V,1000V 等.2l U —变压器二次侧的线电压有用值,对于星形接法的线电压等于相电压2l U 2. 1 1.3394245.03mA U V ≥=（2）直流侧过电压呵护：应用电阻和电容接收操纵过压.整流器直流侧在快速开关断开或桥臂快速熔断等情形,本设计用压敏电阻设计来解决过电压时（击穿后）,正常工作时漏电流小,损耗低,而泄放冲击电流才能强,克制过电压才能强.压敏电阻的额定电压1mA U 的拔取可按下式盘算：10.80.9mA U ε≥⨯压敏电阻推却的额定电压峰值式中1mA U 为压敏电阻额定电压,ε为电网电压升高系数,一般ε取1.05 1.10.压敏电阻推却的额定电压峰值就是晶闸管控制角30α=时输出电压d U α.2cos 2.4594195.7d U V αα==⨯=. 对于本设计：是以压敏电阻额定电压取250V 型压敏电阻.（3） 晶闸管过电压呵护晶闸管对过电压很迟钝,当正向电压超出其断态反复峰值电压必定值时,就会误导通,激发电路故障,当外加的反向电压超出其反向反复峰值电压必定值时,晶闸管将会立刻破坏.是以,必须设置过电压的呵护及克制过电压的办法,过电压产生的原因主如果供应的电压功率或体系的储能产生了剧烈的变更,使得体系来不及转换,或者体系中本来积累的电磁能量不克不及实时消失而造成的,本设计在晶闸管元件两头并联RC 阻容接收电路来克制过电压.在晶闸管元件两头并联RC 阻容接收电路.3(24)10T C I -=⨯,1030R =Ω,212R m E CU = 得 33(24)10(24)257100.514 1.028T C I F μ--=⨯=≈⨯⨯=因为一个周期晶闸管充放电各一次,是以：功率选择留56倍的裕量是以电阻R 选择阻值为20ΩF μ5.2 过电流呵护（1）交换侧经电流互感器接入过电流继电器或直流侧接入过电流继电器,可以在产生过电流时动作,断开主电路.也可以在每个桥臂串快速熔断器对晶闸管进行过电流呵护.快速熔断器的请求：熔断器的额定电压 22.45 2.4594230.3KN RM U U U V V ≥==⨯=是以,按本课题的设计请求,用于晶闸管过电流呵护的快速熔断器的额定电压可选择240V.6．课程设计领会经由过程此次设计,我对双闭环不成逆调速体系有了进一步的懂得和应用,加深了对电机调速应用.双闭环调速就是转速.电流两种负反馈在不合的阶段分离起感化.而在双闭环直流调速体系中,转速和电流调节器的构造选择与参数设计都要从动态校订的须要来解决.对于调速体系,最重要的动态机能是抗扰机能.一般来说,双闭环调速体系具有比较知足的动态机能.在设计双闭环调速体系的时刻采取工程设计办法,在设计时,把现实体系校订或简化成典范体系,应用现成的公式或简明的图表来进行参数盘算,如许设计进程就简略得多.设计进程第一步先解决动态稳固性和稳态精度,选择调节器的构造确保体系稳固且知足稳态精度.第二步在选择调节器参数,知足动态机能指标.如许的设计方律例范化.简略化.这种设计办法对今后工作中又很大的感化和帮忙.完成本设计用到了许多电力拖动以外的常识,单用电力拖动书本上的常识是设计不出来的,如今的体系设计都邑涉及到多方面的常识,是以学好书本上的根本常识点今后还要做响应的拓展进修,将其他的与之相干的内容接洽起来,对坦荡我们的常识面有很大的帮忙.总之,在此次设计中让我对活动控制这门课有了更深刻的懂得,也使我熟悉到本身的缺少之处.在此,对先生说声感谢！参考文献[1]陈伯时,《电力拖动及主动控制体系》,机械工业出版社,2001.[2] 扬仲平,《主动控制体系》,煤炭工业出版社,1996.[3]徐银泉,《交换调速体系及其应用》,纺织工业出版社,1990.[4]许开国,《拖动与调速体系》,武汉测绘科技大学出版社,1998.[5]佟纯厚,《近代交换调速》,冶金工业出版社, 1985.[6]倪忠远,《直流调速体系》,机械工业出版社, 1996.[7]孙树扑等,《电力电子技巧》,中国矿业大学出版社,2000.[8]黄俊,王兆安,《电力电子技巧》,机械工业出版社,2000.[9]刘祖润,胡均达,《毕业设计指点》,机械工业出版社,1996.。
第2章 转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法
应饱和的，电力电子装置 UPE 的最大输出电压也须留有余地， 这些都是设计时必须注意的。
第 Ⅲ 阶段:转速调节阶段（ t2 以后）
n
n* I II
III
O
Id Idm
t
IdL
O
t1
t2
t3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t4
t
第 Ⅲ 阶段:转速调节阶段（ t2 以后）
• 当转速上升到给定值时，转速调节器ASR的输入偏差减少到零， 但其输出却由于积分作用还维持在限幅值U*im ，所以电机仍在 加速，使转速超调。 • 转速超调后，ASR输入偏差电压变负，使它开始退出饱和状态， U*i 和 Id 很快下降。但是，只要 Id 仍大于负载电流 IdL ，转速 就继续上升。 • 直到Id = IdL时，转矩Te= TL ，则dn/dt = 0，转速n才到达峰值（t = t3时）。 此后，电动机开始在负载的阻力下减速，与此相应，在一小段 时间内（ t3 ~ t4 ）， Id < IdL ，直到稳定，如果调节器参数整 定得不够好，也会有一些振荡过程。 在这最后的转速调节阶段内，ASR和ACR都不饱和，ASR起主导 的转速调节作用，而ACR则力图使 Id 尽快地跟随其给定值 U*i ， 或者说，电流内环是一个电流随动子系统。
是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。
1. 抗负载扰动
U*n
+
±∆IdL
Ks
Tss+1
U*i Un
ASR ACR
Ud0 -
1/R
Id
R
Tms
E
Ui
Tl s+1
1/Ce
n
负载扰动作用在电流环之后，因此只能靠转速调节器ASR来产生抗 负载扰动的作用。在设计ASR时，应要求有较好的抗扰性能指标。
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。
- 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)。
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***********指导教师姓名李文彦课程设计起止日期2014.9.9--2012.9.17同现象。
三、主电路及其保护电路设计1、选择主回路的电路形式转速、电流反馈控制直流调速系统原理图2、整流变压器的计算:2.1、整流电路的选择整流电路选用三相桥式全控整流电路，它的输出电压波动小，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，是目前应用最为广泛的整流电路。
三相半波整流电路晶闸管使用数量为三相桥式可控整流电路的一半，但是性能不如三相桥式全控整流电路要好，故选择三相桥式整流电路三相桥式全控整流电路实际上是组成三相半波晶闸管整流电路中的共阴极组和共阳极组串联电路，如图所示：共阴极组的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组的三个晶闸管分别为VT4,、VT6、VT2。
从分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
为了构成一个完整的电流回路，要求有两个晶闸管同时导通，其中一个在共阳极组，另外一个在共阴极组，且不能为同一相的晶闸管。
2.2、变压器的选择与计算: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U2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精须精确计算整流变压器次级电压U2。
影响U2值的因素有：（1）U2值的大小首先要保证满足负载所需求的最大直流值Ud。
（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UT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。
（6）电网的波动（7）整流主电路形式所以，综上所述，可得U2表达式：变流变压器的计算系数V V I I CU B A nU I I r U U d d K Td d a N 33567.332100%11max max 2≈=⎥⎦⎤⎢⎣⎡•-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ξ A I I d936.414816.03395.1322=⨯⨯==λ 21S S = 111I mU S = 222I mU S = （m 为相数）kVA A V I mU S S S 417936.4143353)(212221≈⨯⨯==+=所以选取容量S 为417kV A 的变压器。
2.3、SCR 的选择：查课本表格可得，UDN≥440V 时，UDRM（额定断态重复峰值电压）与UPRM（额定反向重复峰值电压）≥1600V 。
晶闸管额定电压晶闸管额定电压必须大于元件在电路中实际承受的最大电压Um，考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素，还要放宽2~3倍的安全系数，即按下式选取UTN=（2~3）UM ，查表可得三相半控桥的电压计算系数KUT=2.45，即约为6，电流计算系数为KIT=0.367。
故晶闸管额定电压为UTN=（2~3）6U2=（2~3）6×335=1641～2461.7(V)。
取U VT =2200(V)。
晶闸管的额定电流IAV T )(晶闸管额定电流指的是在指定管壳温度和散热条件下所允许的最大工频正弦半波电流的平均值，一般取计算结果的1.5~2倍，这里取：IAV T )(=(1.5~2)K ITImax=(1.5~2)×0.367×339×1.5=278~373.239(A)，取ITN=350(A)。
2.4、SCR 的保护：晶闸管换相过电压保护和晶闸管过电流保护：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 ,R 可取20Ω。
采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。
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 为电流裕度系数，取i K =1.1~1.5，a K 为环境温度系数，取a K =1~1.2，RI为实际流过快熔的电流有效值。
对于本次课程设计：因U 2=339V ，取U RN =680V ；A I I d R 72.1953393131=⨯==A I K K I R a i RN 296.35272.1952.15.1=⨯⨯=≥取=RN I 355A 因而二次侧可选取RS3系列680V/355A 的快熔。
2.5、平波电抗器的计算与选择2.6整流变压器的保护：2.6.1、交流侧的过电流与过电压保护：在变压器的一次侧串联熔断器，当过电流时熔断器熔断，其额定电压应大于线路的工作电压本设计中一次侧电压最大值为2202V=380V ，熔断器的额定电压可先择400V 其额定电流应大于或等于电路的工作电流A 365380414335U I U I 1221=⨯==A 5.5475.1365I 6.1I 1FN =⨯=≤因此额定电流选545A所以熔断气的规格为400V/545A在变压器的二次侧过电压压敏电阻保护： 压敏电阻的额定电压可按式V U mA 37.10913353233.11=⨯≥20.7A35.27.204.032I 32I 2z =⨯⨯==K I RmV I K U Rm R Rm 17787.2037.10914.120≈⨯⨯==因此压敏电阻取额定电压为1778V 的压敏电阻.2.6.2、直流侧的过电压保护：如图所示，在A 、B 之间接入的是压敏电阻，这是由氧化锌、氧化铋等烧结制成的非线性电阻元件，它具有正反向相同的很陡的伏安特性，击穿前漏电流为微安数量级，损耗很小，过电压时则能通过达数千安的浪涌电流， 所以抑制电流能力很强。
压敏电阻的额定电压U1mA 的选取可按下式计算：Ud0为晶闸管控制角α=0时直流输出电压：对于本次课程设计：UmA1≥=⨯≥33534.2)2.2~8.1()2.2~8.1(0U d 1411~1724.6（V ）通常用于中小功率整流器操作过电压保护时，选额定电压为1700V 的压敏电阻。
典型Ⅰ型系统动态抗扰性能指标和频域指标与参数的关系 3）、计算电流调节器参数：s Tli03.0==τ电流环开环增益： 要求%5i ≤σ时，查下表，可得5.0i =∑T K I参数关系KT 0.25 0.39 0.50 0.69 1.0 阻尼比ξ 1.0 0.8 0.707 0.6 0.5 超调量δ 0% 1.5% 4.3% 9.5% 16.3% 上升时间t r ∞ 6.6T 4.7T 3.3T 2.4T 峰值时间t p ∞ 8.3T 6.2T 4.7T 3.6T 相对稳定裕度γ76.3°69.9°65.5°59.2°51.8°截止频率ωc0.243/T0.367/T0.455/T0.596/T0.786/Ts sKI111.13500367.05.0--≈=于是，ACR 的比例系数为：按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标%3.4=σi<5%，满足要求。
2、转速调节器的参数计算（1）确定时间常数1）、电流环等效时间常数1/K I ：由上面可得，5.0i =∑T K I 则：s T Ki I0074.021=∑=2）、转速滤波时间常数T ON 。
根据所用测速发电机纹波情况，取=T on 0.01s 。
3）、转速环小时间常数Tn∑。
按小时间常数近似处理，取S S s T KT on In0174.001.00074.01=+=+=∑（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 n ASR ττ)1()(+=3）计算转速调节器参数脉冲变压器触发电路常通过选用脉冲变压器来输出触发脉冲。
脉冲变压器有以下作用：1.阻抗匹配，降低脉冲电压增大输出电流，更好触发晶闸管；2.可改变脉冲正负极性或同时送出两组独立脉冲；3.将触发电路与主电路在电气上隔离，有利于防干扰，更安全。
六、参考资料[1]、陈伯时，《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》第三版，机械工业出版社，2013[2]、王兆安，刘进军《电力电子技术》第五版,机械工业出版社，2011[3]、李发海，王岩《电机与拖动基础》第五版，清华大学出版社，2011[4]、邹伯敏《自动控制理论》第三版，机械工业出版社，2012。