双闭环控制系统设计

双闭环控制系统设计

课程设计报告

电力拖动自动控制系统课程设计

题目：双闭环控制系统设计学生姓名：董长青专业：电气自动化技术专业班级： Z070303

学号： Z07030330 指导教师：姬宣德

日期：2010年03月10日

随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得

到了越来越广泛的认同与应用。相对于单闭环系统中不能随心所欲地

控制电流和转矩的动态过程的弱点。双闭环控制则很好的弥补了他的

这一缺陷。

双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用，从而获得

良好的静，动态性能。其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以

及抗电网电压扰动之上。正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有

必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究。本次课程设计目的就是

旨在对双闭环进行最优化的设计。

Summary

With the development of modern industry, in the speed area, the concept of

dual-loop control has been increasingly widespread recognition and application.

Relative to the single closed-loop system can not arbitrarily control the dynamic

process of current and torque weakness. Double closed-loop control is very good to

make up for this shortcoming of his.

Double-loop speed and current control can achieve the difference of two negative

feedback effect, thus get a good static and dynamic performance. The good dynamic

performance mainly reflected in its anti-disturbance and anti-grid load over voltage

disturbance. Precisely because of the many advantages of Double Closed Loop, so

here it is necessary to optimize the design of its depth discussion and study. This

course is designed to designed to optimize the double loop design.

一．课程设计设计说明书4

1.1系统性能指标

1.2整流电路4

1.3触发电路的选择和同步5 1.4双闭环控制电路的工作原理6 二. 设计计算书7

2.1整流装置的计算7

2.1.1变压器副方电压7

2.1.2变压器和晶闸管的容量8

2.1.3平波电抗器的电感量8

2.1.4晶闸管保护电路9 2.2 控制电路的计算10

2.2.1已知参数10

2.2.2预选参数11

2.2.3最佳典型II型速度环的计算14 2.3系统性能指标的分析计算15

2.3.1静态指标的计算15

2.3.2动态跟随指标的计算16

2.3.3动态抗扰动指标的计算16 三、心得体会

四、附录

五．参考文献18

1.1

调速范围D>10

静差率s<5%

电流超调量<5%

空载起动到额定转速的超调量<10%，调整时间<1s

当负载变化20%的额定值，电网波动10%额定值时，最大动态速降<10%,

动态恢复时间<0.3s

1.2

本次课程设计的整流主电路采用的是三相桥式全控整流电路，它可看成是由一组共阴接法和另一组共阳接法的三相半波可控整流电路串联而成。共阴极组VT1、VT3和VT5在正半周导电，流经变压器的电流为正向电流；

共阳极组VT2、VT4和VT6在负半周导电，流经变压器的电流为反向电

流。变压器每相绕组在正负半周都有电流流过，因此，变压器绕组中没有直流磁通势，同时也提高了变压器绕组的利用率。三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。为

使负载电流连续平滑，有利于直流电动机换向及减小火花，以改善电动机

的机械特性，一般要串入电感量足够大的平波电抗器，这就等同于含有反

电动势的大电感负载。

三相桥式全控整流电路的工作原理是当o,,0时的工作情况。触发电路先后向各自所控制的6只晶闸管的门极（对应自然换相点）送出触发脉冲，即在三相电源电压正半波的1、3、5点（正半波自然换相点）向共阴极组晶闸管VT1、VT3、VT5输出触发脉冲；在三相电源电压负半波的2、4、6点（负半波自然换相点）向共阳极组晶闸管VT2、VT4、VT6输出触发

脉冲。

以下三点是三相桥式全控整流电路所要遵循的规律： 1）三相桥式全控整流电路任一时刻必须有两只晶闸管同时导通，才能形

uuuuuu成负载电流，其中一只在共阳极组，另一只在共阴极组。UWUVVWVUWUWV、、、、和的轮流输出所组成的，各线电压正半波交点1~6分别是VT1~VT6的自然2）整流输出电压波形是由电源线电压

换相点。

oo120603）六只晶闸管中每管导通，每间隔有一只晶闸管换流。综上所述，三相桥式全控整流电路的整流输出电压脉动小，脉动频率高，

基波频率为300Hz，所以串入的平波电抗器电感量较小。在负载要求相同

的直流电压下，晶闸管承受的最大电压，将比采用三相半波可控整流电路

要减小一半，且无需要中线，谐波电流也小。所以，广泛应用于大功率直

流电动机调速系统。如果为了省去整流电压器，可以选用额定电压为440V的直流电动机。相比其他各类整流电路而言，再根据其优点，所以采用三相桥式全控整流电路。