晶闸管双闭环不可逆直流调速系统
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的研究
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的研究双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的研究，听起来有点高大上对吧？你别看名字这么复杂，其实说白了，就是在研究一种能调节电动机速度的系统。
你想啊，电动机是咱们生活中随处可见的东西，不管是风扇、洗衣机，还是高铁、地铁，几乎每个地方都离不开它。
而调速系统，顾名思义，就是让这些电动机可以根据需要调整转速，达到更高效的工作状态。
说到这，大家可能会问，为什么要研究这种系统呢？哎，简单，咱们希望电动机运行更加精准、高效，甚至是省电。
比如你家的空调，夏天调得温度越低，电机转速就越快，而冬天调得温度越高，电机的转速就可以适当慢点。
这样一来，既能省电又能延长设备寿命，真是一举两得。
好了，说了这么多，咱们来聊聊这个双闭环晶闸管不可逆直流调速系统，究竟有什么魔力。
这个系统里面的“双闭环”可不简单。
闭环控制嘛，就是系统要根据自己的输出结果，及时调整控制信号，确保目标能够实现。
也就是说，如果电动机转得太快或者太慢，系统就会马上调整，不让它跑偏。
两个闭环，这就好比你开车，方向盘得牢牢把控，但油门也得根据车速来调节，不然你就得“跑偏”了。
晶闸管，嗯，听起来像是个啥高科技玩意儿吧？其实它就是一个能控制电流流向的电子开关，能快速开关电流，调节功率。
它的作用可大了，直接影响到电动机的运行。
不可逆，这个词也挺有意思。
什么意思呢？简单来说，系统一旦开始调整电动机的转速，方向就固定了，不会像你开车时反复倒车一样，想改变就得重新启动。
这种设计是为了避免系统反复调节，导致的不稳定性，确保电动机可以稳定运行，提供更持久的动力。
说到不可逆，咱再来说说这个直流调速系统。
直流电动机嘛，就是靠直流电来驱动的电动机，相对来说，它的转速控制更加灵活，尤其是在低速范围内。
可一旦需要更高的转速时，电动机容易出现过载的情况，效率低、耗电多，这时候直流调速系统就显得格外重要了。
通过精密的控制系统，电动机的转速可以精确调节，不管是高转速还是低转速，统统都不在话下。
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。
双闭环晶闸管不可逆直流调速实验报告
双闭环晶闸管不可逆直流调速实验报告一、实验目的1.了解双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的基本原理和结构。
2.掌握双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的调试方法。
3.熟悉双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的性能指标。
二、实验原理双闭环晶闸管不可逆直流调速系统是一种常用的电力调节系统，它由电源、整流器、滤波器、逆变器、电机、传感器、控制器等组成。
其中，电源提供直流电源，整流器将交流电转换为直流电，滤波器对直流电进行滤波，逆变器将直流电转换为交流电，电机将交流电转换为机械能，传感器检测电机的转速和位置，控制器根据传感器的反馈信号控制逆变器输出电压和频率，从而实现电机的调速。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的控制器采用双闭环控制结构，即速度环和电流环。
速度环控制电机的转速，电流环控制电机的电流。
速度环和电流环之间通过PID控制器进行耦合，实现系统的稳定性和动态性能。
三、实验器材1.双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验箱。
2.直流电机。
3.数字万用表。
4.示波器。
5.电阻箱。
6.电容。
7.电感。
8.开关。
9.电源。
四、实验步骤1.将实验箱中的电源、整流器、滤波器、逆变器、电机、传感器、控制器等连接好。
2.将电机连接到逆变器的输出端口。
3.将传感器连接到电机的轴上。
4.将数字万用表和示波器连接到控制器的输出端口。
5.将电阻箱、电容、电感、开关等连接到控制器的输入端口。
6.按照实验箱的说明书进行调试，调整控制器的参数，使得电机能够稳定运行，并且能够实现调速。
7.记录电机的转速、电流、电压等参数，并且分析系统的性能指标。
五、实验结果经过调试，双闭环晶闸管不可逆直流调速系统能够稳定运行，并且能够实现调速。
在不同的负载下，电机的转速、电流、电压等参数均能够满足要求。
通过分析系统的性能指标，发现系统的响应速度较快，稳态误差较小，动态性能较好。
六、实验结论双闭环晶闸管不可逆直流调速系统是一种常用的电力调节系统，它能够实现电机的调速，并且具有较好的动态性能和稳态性能。
电机控制实验一：双闭环晶闸管不可逆直流调速系统
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、实验目的和要求（1）了解双闭环不可逆直流调速系统的原理、组成以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速步骤、方法以及参数的整定（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.实验内容（1）各控制单元调试（2）整定电流反馈系数β、转速反馈系数α（3）测定开环机械特性及高、低速时完整的系统闭环静态特性（4）闭环控制特性的测定（5）观察、记录系统动态波形2.实验原理实验电路图如下图所示：双闭环晶闸管不可逆直流调速系统欧电流和转速两个小姐诶器综合调节。
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，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。
系统工作时，先给电动机家里次，改变给定电压Ug的大小，即可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 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之后，ASR输出饱和，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到了给定转速，并且出现了超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。
在转速、电流双闭环系统中，速度调节器的作用：用于对电机转速进行控制，以保障：①调速精度，做到静态无差；使机械特性硬，满足负载要求。
②实现转速快速调节。
电流调节器的作用：实现对电流的控制，以保障：①精确满足负载转矩大小要求(通过电流控制)；②调速的快速动态特性(转矩的快速响应)。
三、主要仪器设备MCL现代运动控制技术实验台主控屏、直流电动机——测功机——测速发电机组、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、双踪记忆示波器、数字式万用表四、操作方法和实验步骤1.开环外特性的测定（1）控制电压Uct由给定器输出Ug直接接入，合上测功机的“突加给定”开关（2）逐渐增加给定电压Ug，使电机起动、升速，调节Ug和测功机的转矩设定旋钮，使电动机电流Id=Icd 转速n=ned（3）调节测功机的加载旋钮，改变负载，即可测出系统的开环外特性，记录于下表中。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验报告
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过搭建双闭环晶闸管不可逆直流调速系统并进行调试，了解其原理及实现方法，并通过实验数据观察系统的性能表现，进一步掌握电力电子技术及调速技术。
二、实验原理1. 双闭环调速系统双闭环调速系统是将速度控制回路和电流控制回路嵌套在一起，形成一个复杂的反馈系统。
在双闭环调速系统中，速度环的作用是根据给定的基准速度和实际速度之间的误差，输出相应的调节量，修改电压环的参考电压，从而使电机电压得到调整，达到所期望的速度。
而电流环的作用是监视电机输出的电流和给定电流之间的误差，并根据误差的大小调整电压环输出的电压，以便保证输出电流能够达到给定值。
2. 晶闸管调速晶闸管调速是目前最常用的调速方法之一。
其基本原理为对电机施加可调电压，改变电机绕组的通电时间与通电有效值，从而改变电机的转速。
控制晶闸管的导通角度可以控制电压大小，达到调速的目的。
3. 不可逆调速系统不可逆调速系统是指在调节速度的过程中，无法颠倒电机的运动方向。
该系统一般采用半控桥或全控桥电路驱动电机，晶闸管只能单向导通和封锁，从而保证电机的运动方向不会发生改变。
三、实验设备本次实验所用设备包括电机、电力电子实验箱、双闭环调速控制器、示波器、稳压电源等。
四、实验步骤1. 首先搭建实验电路，将电机与电力电子实验箱相连。
2. 打开稳压电源，将其输出调至所需的电压值。
3. 将示波器接至电力电子实验箱输出端口，用于观察系统状态和输出波形。
4. 将双闭环调速控制器与电力电子实验箱相连，并对控制器进行参数设置，包括速度环和电流环的比例、积分和微分系数等。
5. 启动电机，记录电机转速。
6. 通过调节控制器的参数和动态响应曲线，调整电机的速度和转矩，观察系统的性能表现。
7. 对实验数据进行分析总结，得出实验结论。
五、实验结果通过实验数据分析发现，双闭环晶闸管不可逆直流调速系统在调速过程中，可以准确实现给定速度的稳定运行，并且电机的运动方向始终不发生变化。
双闭环晶闸管不可逆直流调速实验报告
双闭环晶闸管不可逆直流调速实验报告一、实验目的本次实验旨在通过实验探究双闭环晶闸管不可逆直流调速的基本原理和实现方法，同时掌握实验设备的使用方法，加深对晶闸管调速技术的理解。
二、实验原理晶闸管调速是目前最常用的直流调速技术之一，其基本原理是通过改变晶闸管的导通角度来控制电机的转速。
在双闭环晶闸管不可逆直流调速系统中，输入电压经过升压变压器升高后，经过整流滤波电路得到直流电压，接着通过晶闸管的控制实现电机的调速。
具体来说，当电机转速低于设定值时，控制电路会向晶闸管的控制端送出一定的触发脉冲，使其导通，电机得到更大的电流，转速随之提高；当电机转速高于设定值时，控制电路会减少触发脉冲的宽度，使晶闸管的导通角度减小，电机的电流也随之减小，转速降低。
三、实验设备本次实验所用设备为直流电机、升压变压器、整流滤波电路、双闭环晶闸管控制电路等。
四、实验步骤1.将直流电机与升压变压器相连，接通电源，调节升压变压器的输出电压，使其符合实验要求。
2.将晶闸管控制电路与电机连接，调节控制电路的参数，使电机能够按照设定转速稳定运行。
3.通过实验验证双闭环晶闸管不可逆直流调速的基本原理和实现方法，并记录实验数据。
五、实验结果与分析经过实验，我们发现当设定转速为1000转/分时，电机的实际转速为980转/分左右；当设定转速为1500转/分时，电机的实际转速为1520转/分左右。
可以看出，双闭环晶闸管不可逆直流调速系统具有较高的稳定性和精度，能够满足不同场合的转速要求。
六、实验结论通过本次实验，我们深刻认识到了双闭环晶闸管不可逆直流调速的基本原理和实现方法，掌握了实验设备的使用方法，同时也加深了对晶闸管调速技术的理解。
该技术具有稳定性高、精度高等优点，在工业生产中具有广泛的应用前景。
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
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实验目的：1.了解晶闸管非可逆直流调速系统的原理；2.掌握晶闸管开启和关断控制方法；3.了解直流电机的调速特性。
实验仪器：1.直流电机调速实验台2.万用电表3.示波器4.信号源实验原理：晶闸管非可逆直流调速系统是通过控制晶闸管的触发角来改变直流电机的电压和电流，从而实现电机的调速。
实验内容：1.搭建晶闸管非可逆直流调速系统，包括直流电源、晶闸管、直流电机和速度检测电路。
2.调整触发脉冲信号的幅值和信号源的频率，观察直流电机的转速变化，并记录相关数据。
3.调整触发脉冲信号的宽度，观察直流电机的转速变化，并记录相关数据。
4.改变直流电压的大小，观察直流电机的转速变化，并记录相关数据。
实验步骤：1.将直流电机连接到调速实验台，调整电机的负载为合适的值。
2.将触发脉冲信号连接到晶闸管的控制端，调整信号源的幅值和频率。
3.接通直流电源，调整触发脉冲信号的宽度，记录电机的转速。
4.改变直流电源的电压，再次记录电机的转速。
实验结果：1.观察电机转速随触发脉冲信号幅值和频率的变化，绘制转速和触发脉冲幅值以及频率的曲线图。
2.观察电机转速随触发脉冲宽度的变化，绘制转速和触发脉冲宽度的曲线图。
3.观察电机转速随直流电源电压变化，绘制转速和电压的曲线图。
实验讨论：1.分析调速系统的稳定性和动态特性；2.分析电机转速与触发脉冲幅值、频率、宽度以及电源电压的关系。
实验结论：通过本次实验，我们了解了晶闸管非可逆直流调速系统的原理和调速特性。
实验结果表明，在一定范围内，调节触发脉冲的幅值、频率和宽度，以及改变直流电源的电压，都可以实现对电机转速的控制。
了解了晶闸管非可逆直流调速系统的特点和应用范围，为今后工作中的调速系统设计提供了参考依据。
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。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验报告
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验报告实验目的：1.了解晶闸管直流调速系统的基本原理和结构；2.掌握双闭环调速系统的工作原理和调速性能；3.通过实验验证双闭环调速系统的可行性和优越性。
实验仪器：1.晶闸管直流调速系统实验装置；2.示波器；3.数字万用表。
实验原理：速度控制回路以驱动电机的速度为控制目标进行调节，电流控制回路以驱动电机的电流为控制目标进行调节。
速度闭环控制通过测量驱动电机的速度反馈信号和给定速度信号的差值来调节调速器的输出。
电流闭环控制通过测量驱动电机的电流反馈信号和给定电流信号的差值来调节控制器的输出。
实验步骤：1.将实验装置连接好，包括直流电源、晶闸管整流器、直流电机和负载。
2.调节负载的电阻，使驱动电机的电流在额定范围内。
3.使用数字万用表测量驱动电机的电压、电流和速度，记录实验数据。
4.将速度给定值调节到不同的数值，观察驱动电机的响应。
5.将电流给定值调节到不同的数值，观察驱动电机的响应。
6.根据实验数据分析双闭环调速系统的性能和优化空间。
实验结果与分析：1.驱动电机的速度响应曲线表明，双闭环调速系统能够实现较快的速度跟踪性能和较小的静态误差。
2.驱动电机的电流响应曲线表明，双闭环调速系统能够实现电流的快速稳定。
3.实验数据表明，双闭环调速系统能够实现可靠的调速性能和较高的控制精度。
4.实验结果可以用于评价双闭环调速系统的稳定性、响应速度和控制精度，并提供改进系统性能的依据。
总结与展望：通过本次实验，我们了解了双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的原理和结构，掌握了双闭环调速系统的工作原理和调速性能，并验证了双闭环调速系统的可行性和优越性。
在今后的实际应用中，我们可以进一步优化系统性能，提高调速系统的响应速度和控制精度，以满足更高的工程需求。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统
目录摘要 (2)1、设计要求 (3)1.1设计要求 (3)1.2 设计内容 (3)2、系统主电路设计 (4)2.1系统主电路说明 (4)2.1.1 电压给定器 (6)2.1.2零速封锁器DZS (7)2.1.3速度变换器FBS (7)2.1.4 速度调节器 (7)2.1.5 电流调节器 (8)2.1.6 触发装置GT (9)2.2主电路参数的设计 (10)2.2.1晶闸管参数计算 (10)2.2.2平波电抗器的参数计算 (10)3、电流调节器的设计 (11)3.1确定电流调节器的时间参数 (11)3.2选择电流调节器的结构。
(12)3.3计算电流调节器的参数 (12)3.4校验近似条件 (13)3.5计算调节器电阻和电容 (13)4、速度调节器的设计 (14)4.1确定转速调节器的时间常数 (15)4.2 转速调节器的结构设计 (15)4.3 计算转速调节调节器参数 (16)4.4 校验近似条件 (16)4.5 计算调节器电阻和电容 (17)5、保护电路的设计 (17)5.1 过电压保护 (17)5.2 过电流保护 (17)6．课程设计体会 (20)参考文献 (21)摘要根据晶闸管的特性，通过调节控制角的大小来调节电压，基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路，在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电，本文先确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数进行计算，包括晶闸管、电抗器，直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、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ACR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。
双闭环不可逆直流调速系统
双闭环不可逆直流调速系统目录前言 ............................................................................ 错误!未定义书签。
第1章双闭环直流调速系统的组成和工作原理 .. (4)1.1双闭环直流调速系统的组成 (5)第2章主电路各器件的选择和计算 (6)2.1 给定器G的参数设计 (6)2.2 变压器参数计算 (7)2.3 晶闸管参数计算： (7)2.4 平波电抗器参数设计 (8)第3章双闭环调速系统调节器的设计 (9)3.1 电流调节器的设计 (10)3.1.1 确定时间常数 (11)3.1.2电流调节器设计 (11)3.1.3 检验近似条件 (12)3.1.4 计算调节器电阻和电容 (13)3.2 转速调节器的设计 (13)3.2.1 电流环的等效闭环传递函数 (14)3.2.2 转速调节时间常数的确定 (14)3.2.3 选择转速调节器结构 (15)3.2.4 检验近似条件 (16)3.2.5 计算调节器电阻和电容 (17)3.2.6 校核转速超调量 (17)第4章驱动及触发电路设计 (17)4.1 驱动电路设计 (18)4.1.1 触发装置GT和I组脉冲放大器AP1 (18)4.1.2 零速封锁器DZS (18)4.1.3 速度变换器FBS (18)4.2 保护电路设计 (19)4.2.1 电流反馈与过流保护 (19)4.2.2 过电压保护 (21)设计心得 (23)参考文献 (25)附图：电路总电气图 (28)- 2 -- 3 -第1章双闭环直流调速系统的组成和工作原理双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由给定器、速度调节器、电流调节器、触发装置、速度变换器、电流变换器等环节组成。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统总线路图如图1-1所示。
- 4 -1.1双闭环直流调速系统的组成单闭环系统不能控制电流和转矩的动态过程。
双闭环晶闸管不可逆直流调试系统设计
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统设计一、设计目的1、通过对实际综合实验的培养，加强资料收集整理能力、自习能力；2、熟悉相关实验装置；3、加深对运动控制系统课程的认识理解，培养良好的专业理论水平和实际设计能力；4、了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成以及各单元模块的作用。
二、设计要求1、静差率%s；12、过渡过程较为平稳；三、双闭环调速系统的构成转速、电流双闭环不可逆直流调速系统（简称双闭环调速系统）是由单闭环调速系统发展而来的。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环转速系统可以实现转速调节无静差，且采用电流截止负反馈作限流保护可以限制启（制）动时的最大电流。
但是，单闭环调速系统存在以下问题需要解决。
1、在单闭环调速系统中用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器动态参数的调节，系统的动态性能不够好。
在采用电流截止负反馈和转速负反馈的单闭环调速系统中，一个调节器需完成两种调节任务：正常负载时是实现速度调节，过载时进行电流调节。
一般而言，在这种情况下，调节器的动态参数无法保证两种调节过程同时具有良好的动态品质。
2、系统中采用电流截止负反馈环节来限制启动电流，不能充分利用电动机的过载能力获得最快的动态响应，即最佳过渡过程。
在单闭环调速系统中，采用电流截止负反馈环节限制了最大电流，但它并不能很理想地控制电流的动态波形。
系统启动时，电流达到最大值后会随着转速的上升，反电势的增加而迅速下降。
这样，电动机的启动转矩也迅速下降，从而使启动加速过程变慢，其启动电流及转速波形见图1左图所示，而有些调节系统，如龙门刨床、轧钢机等经常处于正、反转状态，为了提高生产率，要求尽量缩短过渡过程的时间。
因此，希望能充分利用电动机所允许的过载能力，在启动过程中保持电流（转矩）为允许的最大值不变，以使系统尽可能用最大的加速度启动，转速直线上升，达到稳态转速后，尽快使电流下降为稳态值，并转入稳态运行。
这样的理想启动过程波形示于图1右图中，这就是调速系统在最大电流（转矩）受限制的条件下的最佳启动过程。
双闭环不可逆晶闸管直流调速系统
特性n=f(Ug)。
7．系统动态波形的观察
用二踪慢扫描示波器观察并记录下列动 态波形：
（1）突加给定起动时，电动机电枢电流 和转速波形。
（2）突加额定负载时，电动机电枢电流 和转速波形。
（3）突降负载时，电动机电枢电流和转 速波形。
七． 实验报告
四．实验设备及仪器
1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—31组件。 3．MCL—33组件。 4．MEL-11挂箱 5．MEL—03可调电阻箱。 6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01。 7．直流电动机M03。 8．双踪示波器。
五．注意事项
1．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 2．电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光二极管可能会亮，
只需按下对应的复位开关SB1、SB2即可正常工作。 3．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机 4．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按
钮，同时使系统的给定为零。 5．进行闭环调试时，若电机转速达最高速且不可调，注意转速反馈
的极性是否接错。 6．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，
双闭环不可逆晶闸管直流调速系统
一．实验目的 1．了解双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．熟悉交直流调速实验台主控制屏的结构及
调试方法。 3．熟悉MCL-31, MCL-33的结构及调试方法 4．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。 5.对系统进行实际的动态校正和调整，使系统
（3）将控制一组桥触发脉冲通断的六个直键开关弹出， 用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度 为1V—2V的脉冲。 （4）将Ublr接地,可观察反桥晶闸管的触发脉冲。
《运动控制系统》双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验
《运动控制系统》双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验一．实验目的1．了解双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．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。
3．熟悉调速系统控制单元，触发电路及晶闸管主回路的结构及调试方法4．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。
二．实验内容1．各控制单元调试2．测定开环机械特性及闭环静特性。
三．实验系统组成及工作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，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响，实验系统的控制回路如图3-1所示。
系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。
ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的, ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制αmin和βmin的目的。
当加入给定"1"脚后，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转速（即"1"脚=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。
四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏。
2．触发电路及晶闸管主回路组件3．负载组件4．直流调速控制单元组件5．电机导轨及测速发电机6．直流电动机7．双踪示波器8．万用表五．注意事项1．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。
2．系统开环连接时，不允许突加给定信号起动电机3．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。
4．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
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.。
晶闸管双闭环不可逆直流调速系统
晶闸管双闭环不可逆直流调速系统摘要：晶闸管双闭环不可逆直流调速系统具有优良的静态和动态特性，它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合，是应用最广的调速系统之一。
本文所论述的晶闸管双闭环不可逆直流调速系统。
主电路设计是依据晶闸管-电动机系统组成，其系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器和电动机等组成。
通过三相可控整流电流调整直流电机电枢电压,以达到调速的目的,同时拥有电流和转速反馈,通过电流返馈可使电机以最大的电流启动或提速,而转速反馈使转速稳定。
系统采用双闭环控制具有优良的静态和动态特性。
关键字：直流调速双闭环PI调节前言直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。
在工业生产中，需要高性能速度控制的电力拖动场合，直流调速系统发挥着极为重要的作用，高精度金属切削机床，大型起重设备、轧钢机、矿井卷扬、城市电车等领域都广泛采用直流电动机拖动。
特别是晶闸管一直流电动机拖动系统、具有自动化程度高、控制性能好、起动转矩大，易于实现无级调速等优点而被广泛应用。
本文主要是根据三相全波全控整流电路的原理，选择合适的变压器、晶闸管、平波电抗器以及晶闸管保护、触发电路，组成整流电路。
控制电路则采用转速负反馈和PI调节的单闭环调速系统可以实现转速的无静差。
此外，我们希望系统在启动时，一直能有电机过载能力允许条件下的最大电流，电机有最大的启动转矩和最短的启动时间，这需要采用电流负反馈来实现。
为了实现转速电流双闭环控制，应采用两个调节器分别对转速和电流进行调节。
为了获得良好的静态和动态性能，转速和电流两个调节器都采用PI调节器。
1、晶闸管双闭环不可逆直流调速系统的构成1.1转速、电流双闭环系统结构ASR—速度调节器ACR—电流调节器TA—交流变换器TG—测速发电机U*n—给定速度信号Un—速度反馈信号U*i—给定电流信号Ui—电流反馈信号图1-1转速、电流双闭环调速系统结构图该系统有两个PI 调节器, 一个是用于转速调节的转速调节器, 另一个是用于电流调节的电流调节器, 两个调节器串级连接, 其输出均有限幅, 输出限幅值分别为Usm 和Umi。
实验2：转速、电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统(B5参考格式)
《运动控制系统》实验报告同组人：实验二转速、电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统一、实验目的1．了解转速、电流双闭环不可逆直流调速系统及其各主要单元部件的组成和工作原理。
2．掌握双闭环直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
3．测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能及其指标。
4．了解调节器参数对系统动态性能的影响。
二、实验系统组成及工作原理双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制，由于调速系统调节的主要参量是转速，故转速环作为主环放在外面，而电流环作为副环放在里面，可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。
图2-1为双闭环晶闸管不可逆直流调速系统原理框图。
图2-1 转速、电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统原理框图主电路采用三相桥式全控整流电路供电。
系统工作时，首先给电动机加上额定励磁，改变转速给定电压U n*可方便地调节电动机的转速。
速度调节器ASR、电流调节器ACR均设有限幅电路，ASR的输出U i*作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅U i m*起限制起动电流的作用；ACR的输出U ct作为触发器TG的移相控制电压，利用ACR的输出限幅U cm起限制 min的作用。
当突加给定电压U n*时，ASR立即达到饱和输出U im*，使电动机以限定的最大电流I dm加速起动，直到电动机转速达到给定转速（即U n=U n*）并出现超调，使ASR退出饱和，最后稳定运行在给定转速（或略低于给定转速）上。
- 1 -三、实验注意事项1．直流电动机M03参数为：P N=185W，U N=220V，I N=1.1A，n=1500r/min。
2．进行闭环系统调试时，若电动机转速达到最高转速且不可调，应注意转速反馈的极性是否接错。
3．双踪示波器两个探头的地线是通过示波器外壳短路的，故在使用时必须使两个探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
四、实验内容1. 多环调速系统调试的基本原则（1）先部件，后系统。
晶闸管双闭环不可逆直流调速系统.
晶闸管双闭环不可逆直流调速系统.晶闸管双闭环不可逆直流调速系统是一种应用于工业生产领域的控制装置，可以实现直流电机的调速和控制。
该系统采用双闭环调速控制方法，具有较高的稳定性、可靠性和响应速度。
本文将介绍晶闸管双闭环不可逆直流调速系统的原理、结构、工作流程及应用范围等方面的内容。
一、系统原理晶闸管双闭环不可逆直流调速系统是一种采用调速器和功率器两个控制环节的闭环控制系统，其中调速器是内环，功率器是外环。
该系统由直流电机、调速器、功率器、编码器、光耦隔离器、三相桥等组成。
系统原理如下：输入电压经过三相桥电路变为直流电压，进入调速器。
调速器采用比例积分控制方式，将电机转速的实际值与给定值进行比较，计算出差值，并将该差值乘上比例系数和积分系数得到对应的控制器输出信号，该输出信号作为功率器控制电压的输入信号。
功率器控制电压通过晶闸管触发电路，从而控制电机的电压和电流，从而控制直流电机转速。
二、系统结构1. 直流电机：系统用来进行转速控制的对象。
2. 调速器：内环控制器，控制系统输出功率器所需的电压信号。
4. 编码器：用于测量电机转速，产生脉冲信号输出到调速器中。
5. 光耦隔离器：将编码器输出信号隔离，以避免干扰和电气隔离。
6. 三相桥：将输入的交流电转化为直流电信号，供给调速器和功率器使用。
三、系统工作流程2. 速度测量：编码器测量电机的转速，然后向调速器输出转速信号，该信号与预定速度信号作差，得到调节电机速度所需要的控制量。
3. 速度调节：调速器将速度的测量值和控制输入信号进行比较，对差值进行求和，形成控制信号输出给功率器，控制电机的电压和电流，以达到调节电机速度的目的。
4. 增益调节：调整调速器的比例和积分增益，使得调速器可以更好地控制电机转速。
6. 电机转速检测：检测电机的转速是否达到预定值。
四、应用范围晶闸管双闭环不可逆直流调速系统广泛应用于各种类型的机械设备，例如：冶金、化工、石油、矿山、水泵和风机等领域。
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晶闸管双闭环不可逆直流调速系统摘要：晶闸管双闭环不可逆直流调速系统具有优良的静态和动态特性，它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合，是应用最广的调速系统之一。
本文所论述的晶闸管双闭环不可逆直流调速系统。
主电路设计是依据晶闸管-电动机系统组成，其系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器和电动机等组成。
通过三相可控整流电流调整直流电机电枢电压,以达到调速的目的,同时拥有电流和转速反馈,通过电流返馈可使电机以最大的电流启动或提速,而转速反馈使转速稳定。
系统采用双闭环控制具有优良的静态和动态特性。
关键字：直流调速双闭环PI调节前言直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。
在工业生产中，需要高性能速度控制的电力拖动场合，直流调速系统发挥着极为重要的作用，高精度金属切削机床，大型起重设备、轧钢机、矿井卷扬、城市电车等领域都广泛采用直流电动机拖动。
特别是晶闸管一直流电动机拖动系统、具有自动化程度高、控制性能好、起动转矩大，易于实现无级调速等优点而被广泛应用。
本文主要是根据三相全波全控整流电路的原理，选择合适的变压器、晶闸管、平波电抗器以及晶闸管保护、触发电路，组成整流电路。
控制电路则采用转速负反馈和PI调节的单闭环调速系统可以实现转速的无静差。
此外，我们希望系统在启动时，一直能有电机过载能力允许条件下的最大电流，电机有最大的启动转矩和最短的启动时间，这需要采用电流负反馈来实现。
为了实现转速电流双闭环控制，应采用两个调节器分别对转速和电流进行调节。
为了获得良好的静态和动态性能，转速和电流两个调节器都采用PI调节器。
1、晶闸管双闭环不可逆直流调速系统的构成1.1转速、电流双闭环系统结构ASR—速度调节器ACR—电流调节器TA—交流变换器TG—测速发电机U*n—给定速度信号Un—速度反馈信号U*i—给定电流信号Ui—电流反馈信号图1-1转速、电流双闭环调速系统结构图该系统有两个PI 调节器, 一个是用于转速调节的转速调节器, 另一个是用于电流调节的电流调节器, 两个调节器串级连接, 其输出均有限幅, 输出限幅值分别为Usm 和Umi。
由于调速系统的主要被调量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环( 主环) , 以保证电动机的转速准确地跟随给定值, 并抵抗外来的干扰; 把由电流负反馈组成的环作内环( 副环) , 以保证动态电流为最大值并保持不变, 使电动机快速地起动、制动, 同时还能起限流作用, 并可以对电网电压波动起及时抗扰作用。
电动机转速由给定电压Ug 来确定, 转速调节器ST 的输入M偏差电压为ΔUis=Ug- Unf, 转速调节器ST 的输出电压Us 作为电流调节器LT 的给定信号(ST 输出电压的限幅值Usm 决定了LT 给定信号的最大值) ; 电流调节器LT 的输入偏差电压为ΔUci=- Us+Ufi, 电流调节器LT 的输出电压Uc 作为触发电路的控制电压(LT 输出电压的限幅值Umi 决定了晶闸管整流电压的最大值Udm) ; Uc 控制着触发延迟角, 使电动机在期望转速下运转。
系统中电流内环的作用是使电机电枢电流Id服从它的给定值U*i,当U*i不变时,它表现为恒流调节,否则表现为随动调节。
速度外环的输出为U*i,不直接推动后面的放大器,而是作为电流环的给定值,二者共同构成串级控制系统,不仅能控制转速,而且能控制电流,可充分利用电机的过载能力,获得较快的动态响应。
1.2转速、电流双闭环系统电路原理图图1-2转速、电流双闭环系统电路原理图两个调节器输出都带有限幅，转速ASR的输出限幅U*im，决定了电流(给定电压)的最大值；电流ACR的输出限幅Ucm ，决定最大输出电压Udm。
1.3 转速、电流双闭环系统动态结构图由于电流检测信号中常含有交流分量，须加低通滤波，其滤波时间常数Toi按需要选定。
滤波环节可以抑制反馈信号中的交流分量，但同时也给反馈信号带来了延滞。
为了平衡这一延滞作用，在给定信号通道中加入一个相同时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。
其作用是：让给定信号和反馈信号经过同样的延滞，使二者在时间上得到恰当的配合，从而带来设计上的方便。
由测速发电机得到的转速反馈电压含有电机的换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用Ton 表示。
根据和电流环一样的道理，在转速给定通道中也配上时间常数为Ton 的给定滤波环节。
2、调速系统主电路元部件的确定及其参数计算2.1 晶闸管的电流、电压定额计算 2.1.1晶闸管额定电压U N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UN ＝（2～3）Um ，式中系数2～3的取值应视运行条件，元件质量和对可靠性的要求程度而定。
2.1.2晶闸管额定电流I N为使晶闸管元件不因过热而损坏，需要按电流的有效值来计算其电流额定值。
即必须使元件的额定电流有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。
可按下式计算：IN=(1.5~2)KfbIMAX 。
式中计算系数Kfb=Kf/1.57Kb 由整流电路型式而定，Kf 为波形系数，Kb 为共阴极或共阳极电路的支路数。
当α=0时，三相全控桥电路Kfb=0.368,故计算的晶闸管额定电流为IN=(1.5~2)KfbIMAX =(1.5~2) ×0.368×(220×1.5)=182.16～242.88A ，取200A 。
2.2 平波电抗器电感量计算由于电动机电枢和变压器存在漏感，因而计算直流回路附加电抗器的电感量时，要从根据等效电路折算后求得的所需电感量中，扣除上述两种电感量。
2.2.1电枢电感量LM 按下式计算)(2103mH I Pn U K L NN N D M ⨯=P —电动机磁极对数，KD —计算系数，对一般无补偿电机：KD=8~12。
2.2 .2整流变压器漏电感折算到次级绕组每相的漏电感LB 按下式计算)(100%2mH I U U K L d K BB •=U2—变压器次级相电压有效值，Id —晶闸管装置直流侧的额定负载电流，KB —与整流主电路形式有关的系数。
2.2 .3变流器在最小输出电流Idmin时仍能维持电流连续时电抗器电感量L 按下式计算min 2d I UK L •=，K是与整流主电路形式有关的系数，三相全控桥K取0.693则L＝17.01(mH).2.3整流变压器容量计算6脉动整流单元，变压器容量为变频器的1.3～1.4倍左右。
3、单元电路设计3.1同步信号电源、正负15V电源设计3.2主回路设计3.3晶闸管触发电路于驱动电路设计 3.3.2用集成器件构成触发电路u sa 1234567111091413128161512345671110914131281615K J 004K J 004-15V+15V12345671110914131281615K J 004RP 6RP 3(1~ 6脚为6路单脉冲输入)12345671110914131281615KJ041(15~10脚为6路双脉冲输出)至VT 1u sbu scu pu coR 19R 13R 20R 14R 21R 15R 9R 3R 6R 18R 8R 2R 5R 17R 7R 1R 4R 16R 10R 11R 12C 7C 4C 1C 8C 5C 2C 9C 6C 3RP 4RP 1RP 5RP 2至VT 2至VT 3至VT 4至VT 5至VT 63.3.2晶闸管驱动电路3.4限幅电路设计3.5晶闸管保护电路设计3.5.1晶闸管的过压保护由于整流电路内部原因, 如整流晶闸管损坏, 触发电路或控制系统有故障等；其中整流桥晶闸管损坏类较为严重, 一般是由于晶闸管因过电压而击穿,造成无正反向阻断能力它相当于整流桥臂发生永久性短路使在另外两桥臂晶闸管导通时无法正常换流因而产生线间短路引起过电流。
整流桥内部原因引起的过流以及逆变器负载回路接地时可以采用第一种保护措施最常见的就是接入快速熔短器的方式。
3.5.2晶闸管的过压保护晶闸管设备在运行过程中会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭同时设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现过电压保护的方法是并接RC阻容吸收回路3.5.3电压上升率dv/dt 的抑制如果晶闸管上的正向电压上升率dv/dt 过大，由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流该电流可以实际上起到触发电流的作用使晶闸管正向阻断能力下降严重时引起晶闸管误导通 ，为抑制dv/dt 的作用可以在晶闸管两端并联RC 阻容吸收回路，如下图并联RC 阻容吸收回路4、双闭环系统调节器的动态设计设计多环控制系统的一般原则是：从内环开始，一环一环地逐步向外扩展。
在这里是：先从电流环入手，首先设计好电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。
4.1电流调节器的设计 （1）确定时间常数整流滤波时间常数Ts ，三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s ；电流滤波时间常数Toi ，三相桥式电路每个波头的时间是3.33ms ，为了基本虑平波头，应有（1～2）Toi=3.33ms ，因此取Toi=2ms=0.002s ；电流环小时间常数T∑i ，按小时间常数近似处理，取T∑i=Ts+Toi=0.0037s 。
（2）选择电流调节器结构 由设计要求：σi%≤5%，而且:1011.80037.003.0<==∑i T Tl因此可按典型I 型系统设计，电流调节器选用PI 型，其传递函数为:WACR(s) =is is Kiττ1+（3）选择电流调节器参数ACR 超前时间常数:s Tl i 03.0==τ；电流环开环增益：要求σi%≤5%时，应取0.5I K T i ∑=，因此：11.1350037.05.05.0-==∑=s i T KI于是，ACR 的比例系数为：0.030.5135.1 1.0130.0540Is iR Ki K k τβ⨯==⨯=⨯（4）校验近似条件电流环截止频率11.135-==s KI ci ω；晶闸管装置传递函数近似条件为：13ci s w T ≤现在，cis Ts ω>=⨯=-11.1960017.03131，满足近似条件；忽略反电动势对电流环影响的条件为：ci w ≥ 现在，cilm w s T T <=-182.4013，满足近似条件；小时间常数近似条件处理条件为：ci w ≤现在ciois s T T ω>=-18.180131，满足近似条件。
（5）计算调节器电阻和电容电流调节器原理如图3－1所示，按所用运算放大器取R0=40kΩ，各电阻和电容值计算如下：0 1.0134040.52i i R KR k ==⨯=Ω，取40k Ω；0.03401000iCi Riτ==⨯⨯108=0.75 F μ,取0.75 F μ；04R ToiCoi ==0.2F μ，取0.2F μ。