双闭环直流调速系统设计说明

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。

先环，后外环：即首先对环进行调试（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。

(4)挂件面板分为三种接线孔，强电、弱电及波形观测孔，三者有明显的区别，不能互插。

图2-1 DJDK-1电力电子技术及电机控制实验装置

2 装置技术参数

(1)输入：电压三相四线制，380V±10%，50Hz。

(2)工作环境：环境温度围为－5～40℃，相对湿度 < 75%，海拔高度 < 1000m。

(3)装置容量：＜1.5kVA

(4)电机输出功率：＜200W

3 DJK01电源控制屏

电源控制屏主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流励磁电源等；同时为实验提供所需的仪表，如直流电压、电流表，交流电压、电流表。屏上还设有定时器兼报警记录仪（考核实验用）；在控制屏正面的大凹槽，设有两根不锈钢管，可挂置实验所需挂件，凹槽底部设有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，从这些插座提供有源挂件的电源；在控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座，此外还设有供实验台照明用的40W日光灯。

图2-2 主控制屏面板图

（1）三相电网电压指示

三相电网电压指示主要用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表下面的切换开关，观测三相电网各线间电压是否平衡。

（2）定时器兼报警记录仪

平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警和切断电源等功能，它还可以自动记录由于接线操作错误所导致的告警次数。

（3）电源控制部分

它的主要功能是控制电源控制屏的各项功能，它由电源总开关、启动按钮及停止按钮组成。当打开电源总开关时，红灯亮；当按下启动按钮后，红灯灭，绿灯亮，此时控制屏的三相主电路及励磁电源都有电压输出。

（4）三相主电路输出

三相主电路输出可提供三相交流200V/3A或240V/3A电源。输出的电压大小由“调速电源选择开关”控制，当开关置于“直流调速”侧时，A、B、C输出线电压为200V，可完成电力电子实验以及直流调速实验；当开关置于“交流调速”侧时，A、B、C输出线电压为240V，可完成交流电机调压调速及串级调速等实验。在A、B、C三相附近装有黄、绿、红发光二极管，用以指示输出电压。同时在主电源输出回路中还装有电流互感器，电流互感器可测定主电源输出电流的大小，供电流反馈和过流保护使用，面板上的TA1、TA2、TA3三处观测点用于观测三路电流互感器输出电压信号。

（5）励磁电源

励磁电源开关拨向“开”侧，在按下启动按钮后，则有220V直流励磁电压输出，并有发光二极管指示输出是否正常，励磁电源由0.5A保险做短路保护。由于励磁电源的容量有限，仅作为直流电机提供励磁电流，故一般不能作为大电流的直流电源使用。

（6）面板仪表

面板上部设置有精度为0.5级的500V真有效值交流电压表和5A真有效值交流电流表，面板下部设置有0.5级精度的±300V数字式直流电压表和±5A数字式直流电流表。

4 DJK02挂件（晶闸管主电路）

该挂件装有12只晶闸管、直流电压和电流表等，其面板如图2-3所示。

（1）三相同步信号输出端

同步信号从电源控制屏获得，电源控制屏装有/Y接法的三相同步变压器，和主电源输出同相，其输出相电压幅度为15V左右，送DJK02-1的KC04集成触发电路，产生移相触发脉冲；只要将本挂件的12芯插头与装置相连接，则即有三相同步电压信号输入。

（2）正、反桥脉冲输入端

从DJK02-1来的正、反桥触发脉冲分别通过输入接口，加到相应的晶闸管电路上。

（3）正、反桥钮子开关

从正、反桥脉冲输入端来的触发脉冲信号通过“正、反桥钮子开关”接至相应晶闸管的门极和阴极。面板上共设有十二个钮子开关，分为正、反桥两组，分别控制对应的晶闸管的触发脉冲；开关打到“通”侧，触发脉冲接到晶闸管的门极和阴极；开关打到“断”侧，触发脉冲被切断；通过钮子开关的拨动可