双闭环系统的最佳工程设计

29 双闭环系统的最佳工程设计

双闭环系统的最佳工程设计

设计任务书

课程名称：电气技术综合实验

班级：

论文题目：双闭环系统的最佳工程设计

小组成员：

任课教师：

目录

第一章设计任务书2

1.1系统性能指标2

1.2设计内容2

1.3应完成的技术文件 2

第二章设计说明书3

2.1综述 3

2.2整流主电路 3

2.3触发电路的选择和同步 4

第三章设计计算书8

3.1整流装置的计算8

3.2计算系统中一些环节的参数确定其传递函数11 3.3双闭环系统的参数计算和系统原理图的确定12 3.4系统性能指标的校核计算17

第四章参考资料20

第五章附图与附表21

5.1系统基本原理图21

5.2静态结构图21

5.3动态结构图和相应的动态结构参数表 22

5.4典I典II的开环对数辐频特性图22

5.5系统参数表23

5.6元器件明细表27

5.7系统原理图28

第六章个人小结29

1.设计任务书

1.1 系统性能指标

1) 调速范围D ＞10

2) 静差率s ＜5%

3) 电流超调量i σ＜5%

4) 空载起动到额定转速的超调量n σ＜15%

调整时间s t ＜1s

5) 当负载变化20%的额定值、电网电压波动10%额定值时

最大动态速降N n n /max ∆＜10%

动态恢复时间s t ＜0.3s

1.2 设计内容

1） 设计系统原理图

2） 计算调节器参数及其它参数

3） 编写课程设计说明书

1.3 应完成的技术文件

1） 设计说明书

2） 设计计算书

3） 系统原理图

4） 电器元件明细表

2.课程设计说明书

2.1 综述

运动控制系统也可称作电力拖动自动控制系统运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、频率等输入量的控制，来改变电动机的转矩、速度、位移等机械量，使其拖动的机械按照人们期望的要求运行，以满足工业现场的要求。随着工业的发展，对于运动控制的要求也越来越高，在这种背景下，运动控制系统日趋复杂，逐渐成为一个跨多学科的综合性技术。运动控制系统主要用到以下学科的知识。

关键词：双闭环系统最佳电流环速度

2.2 整流主电路

整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。整流电路应用十分广泛，直流电机就是其中一种十分常见的负载。

整流电路可从很多角度进行分类，主要分类方法是：按组成的器件可分为不可控、半控和全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分可分为单相、双相、三相和多相电路；按控制方法又可分为相控整流和斩波控制整流电路。

本系统采用的是三相全控桥式晶闸管相控整流电路。这是因为电机容量相对较大，并且要求直流脉动小、容易滤波。其交流侧由三相电网直接供电，直流侧输出脉动很小的直流电。在分析时把直流电机当成阻感性加反电势负载。因为电机电流连续所以分析方法与阻感性负载相同，各参量计算公式亦相同。

现简述其工作原理：习惯将其中阴极连在一起的三个晶闸管（1VT ,3VT ,5VT ,)称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管（4VT ,2VT ,6VT )称为共阳极组。此外习

惯上希望晶闸管按从1到6的顺序依次导通。

三相桥式全控可看成两个半波电路的串联，输出电压是共阳极组和共阴极组的叠加。当0时，其实就相当于三相桥式不控整流电路。在电动机负载是，为了保持电流连续通常在电枢回路串入大电感。因此主回路电流可认为是平直的。随着控制角的增大输出电压将会减小。

图2.1 三相桥式整流电路主电路

2.3触发电路的选择和同步

1）概述

TC787是采用独有的先进IC 工艺技术，并参照最新集成移相触发集成电路而设计的单片集成电路，他可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和交流装置，他们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ （或KC ）系列移相触发集成电路的换代产品，与TCA785及KJ （或KC ）系列集成电路相比，具有功耗小、

功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而且装调简便、使用可靠，只需一个这样的集成电路，就可完成3只TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ（3只KJ004，1只KJ041，1个KJ042）（或KC）系列器件组合才能具有的三相移相功能，因此，TC787可广泛应用于三相半控、三相全控、三相过零等电力电子、机电一体化产品的移相触发系统，从而取代TCA785，KJ004，KJ009，KJ041，KJ042等同类电路，为提高整机寿命，缩小体积，降低成本提供了一种新的、更加有效的途径，为了让学生了解新技术，我们在设计三相全控桥式整流电路实验装置时触发电路采用了TCT787。

2）TC787的基本原理

TC787的内部集成有3个过零和极性检测单元，3个锯齿波形成单元，3个比较器，1个脉冲发生器，1个抗干扰锁定电路、1个脉冲形成电路，1个脉冲分配及驱动电路。

它们的工作原理可简述为：经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部3个恒流源的控制信号，3个恒流源输出的恒值电流给3个等值电容C a，C b，C c恒流充电，形成良好的等斜率锯齿波，锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相控制电压V r比较后取得交相点，该交相点经集成电路内部的抗干扰锁定电路锁定，保证交相唯一而稳定，使交相点以后的锯齿波或移相电压的波动不影响输出，该交相信号与脉冲发生器输出的脉冲信号经脉冲形成电路处理后变为与三相输入同步信号相位对应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲分配及驱动电路。假设系统未发生过电流、过电压或其他非正常情况，则引脚5禁止端的信号无效，此时脉冲分配电路根据用户在引脚6设定的状态完成双脉冲（引脚6为高电平）或单脉冲（引脚6为低电平）的分配功能，