晶闸管-电动机调速系统的设计
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。
异步电动机晶闸管串级调速触发电路的设计
Ｐ１
图２同步电路中各点脉冲信号
图４ 脉 冲放 大 隔离 电路
时钟 电路 、 复位 电路及 简单 的输入 输 出接 口
３ ０ ：． ２ ： Ｃ ＝ Ｒ ６ 。０ ０ ＝ Ｒ１ Ｃ （） １ 电路 。 当ｃ 确 定 之 后 ，调 节Ｒ １ 即可 调节 移 相 范 单 片 机 内部 有 一 个 用 于构 成振 荡 器 的 围 ，选 取Ｃ＝ ． ２ ｕＦ ＝ ． ＫＱ， 电位 器 可 控 高增 益 反 向放 大器 。两个 引 脚Ｘ Ａ Ｉ Ｏ ０ ２ ，Ｒ ４ ７ Ｔ Ｌ 和 即 能满 足 ０ ３ 。的移 相要 求 。 ＝０ Ｘ Ａ ２ 别 是 该放 大 器 的输 入和 输 出端 。在 ＴＬ分
ＳＲ ． Ｃ ２ ３ ＳＲ ． Ｃ ３ ４ ＳＲ ． Ｃ４ ５ Ｓ Ｒ５ ６ Ｃ ．
表２ 晶闸管与Ｐ 口引脚的对应关系 １
Ｐ 口 ｌ
Ｓ Ｒ Ｃ１ Ｐ１ ０ ．
Ｉ ｌ
Ｓ Ｒ Ｃ２ Ｐ１ Ｉ ．
Ｉ Ｉ
Ｓ Ｒ３ Ｃ Ｐ１ ２ ．
ＳＲ Ｃ４ Ｐ ． １ ３
ＳＲ Ｃ５ Ｐ１４ ．
数 据 （由Ｐ１ 口输 出 ）
Ｘ １ ０ ０１ Ｘ０ ０ 】 （０ ０ ｉ ｃ０ ０ １ ）
被触 发晶 匣管
Ｓ Ｒ ． Ｃ ６ １ Ｓ ＲＩ ２ Ｃ ．
Ｍ２ ＋ Ｍ ３ ＋ Ｍ ４ ＋ Ｍ ５ ＋
Ｘ Ｏ ０１ ０ Ｘ ０ １ ）【０ １ ０ 【０ １ ０ 】 Ｘ Ｏ ０ Ｘ １０ ０ １ Ｘ ０ ０ Ｘ１ ０ ０ １
单 片机 的最 小系统 即 ：单 片机 与能使 单 示 ，就 构成 了一 个 自 振 荡器 。振 荡频 率根 脚 之 间 接 一 个 约 １ ｐ 的 电解 电容 ， 即可 激 ０ Ｆ 片机 正 常工作 所 需要 为单 片机外 加 的最少 的 据 实 际需求 的工 作速 度 ，可选 择从 几百 千赫 保 证 上 电 自动 复位 。增 加 按 键 开 关和 电 阻 元 器件 所组 成 的系统 。一般 包 括 ：单片机 、 兹 至 ２ Ｍ ｚ ４Ｈ。 又可 实现 按键 复 位 功 能 。
三相全控桥式晶闸管电动机系统设计毕业设计
题目：三相全控桥式晶闸管-电动机系统设计初始条件：1．直流电动机额定参数： PN =10KW, UN=220V, I N =50A,n N =1000r/min，电枢电阻Ra=0.5Ω，电流过载倍数λ＝1.5，电枢电感L D =7mH，励磁电压U L=220V 励磁电流I L=1.6A.2.进线交流电源：三相380V3.性能指标：直流输出电压0-220V，最大输出电流75A，保证电流连续的最小电流为5A。
使用三相可控整流电路，电动机负载，工作于电动状态。
要求完成的主要任务：1. 三相全控桥式主电路设计（包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择，平波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。
2.触发电路设计。
触发电路选型（可使用集成触发器），同步信号的定相等。
3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。
4.提供系统电路图纸不少于一张。
课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。
应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。
时间安排：2011.1.14～2011.1.15 收集资料，确定设计方案2011.1.16～2011.1.17 系统设计2011.1.18～2011.1.19 撰写课程设计论文及答辩指导教师签名：年月日摘要许多机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、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，应用最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。
本此设计主要就是针对直流调速装置，利用晶闸管三相全控桥式整流技术，结合集成触发器芯片，组成晶闸管三相全控桥式整流直流电动机调速系统，主要应用的芯片是TCA787集成移相触发控制芯片，实现调速系统。
晶闸管-电动机调速系统设计
届分类号：单位代码：毕业论文（设计）晶闸管-电动机调速系统的设计姓名学号年级专业系（院）指导教师年 3月 8日摘要双闭环调速系统是现阶段最为常用的调速系统。
该系统具有结构简单、可操作性好、调速精度很高、可靠性与稳定性也很理想等优点。
该系统设置了调节转速的转速调节器和调节电流的电流调节器两个调节器来实现转速调节。
本设计是基于对V-M系统的设计，先完成系统的结构框架，确定主电路的组织形式并完成对其各个元器件的设计、选型与选参。
之后设计了包括保护电路与缓冲电路在内的整个驱动电路。
继而是本文的重点--控制电路的设计，确定其结构和元部件，并完成各元件参数计算。
最后，用MATLAB仿真软件对整个电路进行了仿真，并附上了整个系统的电气总图。
关键词：直流调速系统； PI调节器；仿真分析；AbstractDouble closed-loop speed control system is the ideal performance, wide application of DC speed regulating system。
This system has simple structure, good operability and high precision of speed and reliability with advantages of high stability, wide speed range. Double closed loop speed regulation system setting the speed regulator and current regulator to adjust the speed and current respectively, to achieve the goal of steady speed.This design adopts three-phase fully-controlled bridge circuit of power supply, make sure the structure of the whole system framework, determine the organization form of the main circuit and complete the various components of the design, type selection, choose to participate. After design, including protection and buffer circuit, drive circuit. In the end, is the focus of this article, the design of the control circuit, determine the structure and components, and complete control circuit element parameters calculation, MATLAB simulation software for the whole circuit are simulated, attach the electrical general layout of the whole system.Keywords:DC speed control system；PI regulator；simulation analysis；目录1 绪论 (1)1.1晶闸管电动机直流调速系统的发展及概述 (1)1.2研究课题的目的和意义 (1)1.3设计要求和内容 (1)2系统电路的结构和组成 (2)2.1主电路的选择与确定 (2)2.2双闭环调速系统的组成 (3)3主电路各器件的选择和计算 (4)3.1整流变压器的计算和选择 (4)3.2整流晶闸管的选型 (6)3.3平波电抗器的选型 (6)3.4主电路保护电路的设计 (8)3.5驱动电路的设计 (12)4转速、电流双闭环调速系统的设计 (13)4．1电流调节器的设计 (13)4．2转速调节器的设计 (16)5基于MATLAB的系统仿真 (21)附图 (24)结论 (25)参考文献 (26)谢辞 (27)1 绪论1.1晶闸管电动机直流调速系统的发展及概述调速控制系统自诞生以来就发展异常迅速。
(完整版)晶闸管可控整流技术直流电机调速系统设计
目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1。
2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介 (1)1。
3 课题设计要求 (1)1.4 课题主要内容 (2)2 主电路设计 (3)2.1 总体设计思路 (3)2.2 系统结构框图 (3)2。
3 系统工作原理 (4)2。
4 对触发脉冲的要求 (5)3 主电路元件选择 (6)3.1 晶闸管的选型 (6)4 整流变压器额定参数计算 (7)4。
1 二次相电压U2 (7)4.2 一次与二次额定电流及容量计算 (8)5 触发电路的设计 (10)6 保护电路的设计 (12)6.1 过电压的产生及过电压保护 (13)6。
2 过电流保护 (13)7 缓冲电路的设计 (14)8 总结 (17)1 绪论1.1 课题背景当今,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，而自动调速控制系统的应用在现代化生产中起着尤为重要的作用，直流调速系统是自动控制系统的主要形式.由可控硅整流装置供给可调电压的直流调速系统（简称KZ—D系统）和旋转变流机组及其它静止变流装置相比，不仅在经济性和可靠性上有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。
可控硅虽然有许多优点,但是它承受过电压和过电流的能力较差，很短时间的过电压和过电流就会把器件损坏。
为了使器件能够可靠地长期运行,必须针对过电压和过电流发生的原因采用恰当的保护措施.为此，在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧过电压保护;在直流负载侧并联电阻和电容构成直流侧过电压保护;在可控硅两端并联电阻和电容构成可控硅关断过电压保护；并把快速熔断器直接与可控硅串联，对可控硅起过流保护作用。
随着电力电子器件的大力发展，该方面的用途越来越广泛.由于电力电子装置的电能变换效率高，完成相同的工作任务可以比传统方法节约电能10%~40％，因此它是一项节能技术，整流技术就是其中很重要的一个环节.1.2 直流电动机调压调速可控整流电源设计简介该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，采用同步信号为锯齿波的触发电路，本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。
直流电机晶闸管调速系统
包括控制回路：速度环、电流环、触发脉冲发生器等。
. 主回路：可控硅整流放大器等。
. 速度环：速度调节（PI），作用：好的静态、动态特性。
. 电流环：电流调节(P或PI)。
作用：加快响应、启动、低频稳定等。
. 触发脉冲发生器：产生移相脉冲，使可控硅触发角前移或后移。
. 可控硅整流放大器：整流、放大、驱动，使电机转动。
2）主回路工作原理组成：由大功率晶闸管构成的三相全控桥式（三相全波）反并接可逆电路，分成二大部分（Ⅰ和Ⅱ），每部分内按三相桥式连接，二组反并接，分别实现正转和反转。
原理：三相整流器，由二个半波整流电路组成。
每部分内又分成共阴极组（1、3、5）和共阳极组（2、4、6）。
为构成回路，这二组中必须各有一个可控硅同时导通。
1、3、5在正半周导通，2、4、6在负半周导通。
每组内（即二相间）触发脉冲相位相差120o，每相内二个触发脉冲相差180°。
按管号排列，触发脉冲的顺序：1-2-3-4-5-6，相邻之间相位差60°。
为保证合闸后两个串联可控硅能同时导通，或已截止的相再次导通,采用双脉冲控制。
既每个触发脉冲在导通60o后，在补发一个辅助脉冲；也可以采用宽脉冲控制，宽度大于60o，小于120°。
只要改变可控硅触发角（即改变导通角），就能改变可控硅的整流输出电压，从而改变直流伺服电机的转速。
触发脉冲提前来，增大整流输出电压；触发脉冲延后来，减小整流输出电压。
3）控制回路分析.[总结]速度控制的原理：①调速：当给定的指令信号增大时，则有较大的偏差信号加到调节器的输入端，产生前移的触发脉冲，可控硅整流器输出直流电压提高，电机转速上升。
此时测速反馈信号也增大，与大的速度给定相匹配达到新的平衡，电机以较高的转速运行。
②干扰：假如系统受到外界干扰，如负载增加，电机转速下降，速度反馈电压降低，则速度调节器的输入偏差信号增大，其输出信号也增大，经电流调节器使触发脉冲前移，晶闸管整流器输出电压升高，使电机转速恢复到干扰前的数值。
转速负反馈晶闸管-直流电动机调速系统原理图
1、主回路采用半控桥式全波整流电路。
在主回路中加平波电抗器L，减少整流器输出电流的脉动并尽可能使电流连续。
这时电路呈感性，为了保证晶闸管可靠换相而不失控，故接入续流二极管V2，同时，为了保证晶闸管过电压损害，加入RC阻容吸收装置（R1C1,R4C4)。
2、给定电压和转速负反馈回路，由变压器输出的交流110V电源经过全波整流和C13,R7,C14组成的π形滤波后的直流电压为给定电源。
RP4为调速电位器，RP3为高速上限调整用电位器，RP5为低速下限调整用滤波器，调节RP4可以得到不同的给定电压Ug。
TG为测速发电机，其输出电压与转速成正比。
通过转速负反馈提高系统的机械特性硬度，电位器RP6可调整反馈深度。
给定电压Ug和测速反馈电压Utg反极性串联后由117和157输出到放大器。
3、放大电路，117及157两端输入给定电压与反馈电压综合而成的差值信号。
V31为电压放大，放大后的控制信号给锯齿波发生器的晶体管V32，V32相当于一个可变电阻，改变输入信号的大小，就改变了电容C7的充电时间，进行移相。
V8,V9为输入信号的正负向限幅之用。
电容C8对给定及测速电压起滤波作用，还起给定积分作用，即对输入信号的突变起缓冲作用。
4、C5,R5,R23组成的电压微分负反馈电路。
是为了避免系统发生振荡而设的。
振荡最易在低速运行时出现。
5、电流截止负反馈由1Rg、RP2、V10、V33等元件组成，它是防止电动机在高速起动，正反转切换等情况下电流过大而设。
主回路电流在允许范围内时，1Rg上产生的压降不足以使V10击穿，V33截止，该环节不起作用，当主回路超过时，V10击穿，V33趋近导通，则C7的充电受V33的分流而变慢，触发脉冲后移，整流器输出电压变低，主回路电流降到规定值之内，调节RP2就可以改变主回路电流的限制数值，C9滤波，R14是保证V33在V10击穿以前可靠的截止。
6、触发脉冲电路由同步信号，移相环节和脉冲形成三部分组成。
晶闸管双闭环直流调速系统设计
晶闸管双闭环直流调速系统设计引言：直流调速系统广泛应用于电机控制领域，其中晶闸管双闭环直流调速系统具有较好的性能和可靠性。
本文将介绍晶闸管双闭环直流调速系统的设计原理和步骤，并分析其性能和可行性。
一、系统设计原理：晶闸管双闭环直流调速系统由速度环和电流环组成。
其中速度环通过测量电机转速与期望速度之间的误差并反馈控制，通过调整电机的输入电压来改变电机的转速。
电流环通过测量电机输出电流与期望电流之间的误差并反馈控制，通过调整晶闸管的导通角来改变电机的输出电流。
速度环和电流环通过PID控制器进行控制，实现闭环控制。
二、系统设计步骤：1.确定系统参数：包括电机参数、电压参数、电流参数和速度参数等。
根据实际情况选择合适的参数值。
2.设计速度环：首先选择合适的速度传感器进行速度测量，如光电编码器或霍尔元件。
然后根据测量值与期望速度之间的误差计算PID控制器的输出值，进一步控制电机的输入电压。
3.设计电流环：选择合适的电流传感器进行电流测量，如电流互感器或霍尔元件。
根据测量值与期望电流之间的误差计算PID控制器的输出值，进一步控制晶闸管的导通角。
4.设计反馈回路：将测量到的速度和电流信号经过滤波器进行滤波处理，减小干扰。
然后将滤波后的信号输入到PID控制器，计算控制器的输出值。
最后将控制器的输出值经过扩大器进行放大，最终作为输入信号驱动电机。
5.系统仿真和优化：使用MATLAB等仿真软件进行系统仿真，分析系统的性能和稳定性。
根据仿真结果，调整控制参数和系统结构，优化系统性能。
三、系统性能和可行性分析：晶闸管双闭环直流调速系统具有较好的稳态和动态性能。
速度环能够实现对电机速度的精确控制，适应不同负载的要求。
电流环能够实现对电机输出电流的精确控制，保证电机的安全运行。
经过优化设计的系统具有较快的响应速度、较小的超调量和较好的稳定性。
总结：本文介绍了晶闸管双闭环直流调速系统的设计原理和步骤，并分析了其性能和可行性。
晶闸管整流直流电动机调速系统
晶闸管整流直流电动机调速系统设计概述：许多机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、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，应用最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。
本此设计主要：就是针对直流调速装置，利用晶闸管相控整流技术，结合集成触发器芯片和调节器，组成晶闸管相控整流直流电动机调速系统，主要应用的芯片是TCA785集成移相触发控制芯片，实现调速系统。
同时设计出完整的电气原理图，将分别介绍各个模块的构成原理和使用方法。
关键词：双闭环直流调速晶闸管相控1 设计意义及要求1.1 设计意义电力电子装置是以满足用电要求为目标，以电半导器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现变换和控制装置。
通过此次课程设计要求学会电力电子装置的设计，能够利用相控整流装置对直流电动机进行调速系统的设计。
1.2 设计要求本次课程设计的题目是晶闸管相控整流直流电动机调速系统设计。
已知直流电动机参数：N P =3KW ，N U =220V ，N I =17.5A ，N n =1500min r 。
要求采用集成触发器及调节器构成转速电流闭环的直流调速系统。
设计绘制该系统的原理图，并计算晶闸管的额定电压和额定电流。
2 系统电路设计根据设计的要求，可将设计分为两大部分，一是主电路及系统原理图，二是控制电路，系统原理图部分我们采用的是三相全控整流装置，在这里我们使用三个TCA785芯片以便满足设计的要求，同时要加入转速电流双闭环系统，更好的实现调速的要求，达到稳定的速度效果。
电路原理总图见附录。
2.1 系统主电路 晶闸管相控整流电路有单相、三相、全控、半控等，调速系统一般采用三相桥式全控整流电路，如图1所示。
晶闸管直流电动机调速系统设计设计
晶闸管直流电动机调速系统设计目录1设计概述 (1)1.1 设计意义及要求 (1)1.2 方案分析 (1)1.2.1 可逆调速方案 (1)1.2.2 控制方案的选择 (2)2主电路的设计与分析 (3)2.1 整流电路 (3)2.2 斩波调速电路 (4)3控制电路的设计与分析 (5)3.1 触发电路的设计与分析 (6)3.2脉宽调制（PWM）控制的设计与分析 (6)3.2.1 欠压锁定功能 (7)3.2.2系统的故障关闭功能 (7)3.2.3软起动功能 (7)3.2.4 波形的产生及控制方式分析 (8)3.3 延时、驱动电路的设计 (8)3.4 ASR和ACR调节器设计 (9)3.4.1 ASR（速度调节器） (9)3.4.2 ACR（电流调节器） (10)结束语 (12)参考文献 (12)附录 (13)晶闸管直流电动机调速系统设计1设计概述1.1 设计意义及要求有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。
改变电枢电压的极性，或改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向。
当电机采用电力电子装置供电时，由于电力电子器件的单向导电性，需要专用的可逆电力电子装置和自动控制系统1.2 方案分析1.2.1 可逆调速方案使电机能够四象限运行的方法有很多，可以改变直流电机电枢两端电压的方向，可以改变直流电机励磁电流的方向等等，即电枢电压反接法和电枢励磁反接法。
电枢励磁反接方法需要的晶闸管功率小，适用于被控电机容量很小的情况，励磁电路中需要串接很大的电感，调速时，电机响应速度较慢且需要设计很复杂的电路，故在设计中不采用这种方式。
电枢电压反接法可以应用在电机容量很的情况下，且控制电路相对简单电枢反接反向过程很快，在实际应用中常常采用，本设计中采用该方法。
电枢电压反接电路可以采用两组晶闸管反并联的方式，两组晶闸管分别由不同的驱动电路驱动，可以做到互不干扰。
晶闸管-直流电动机闭环-静差调速系统仿真设计
晶闸管-直流电动机闭环-静差调速系统仿真设计内容提要：直流电动机具有调速性能好，启动转矩大，易于在大范围内平滑调速等优点，其调速控制系统历来在工业控制中占有极其重要的地位。
随着电力技术的发展，特别是晶闸管等器件问世以后，只需对电枢回路进行控制，相对比较简单，特别是在高精度位置伺服控制系统、在调速性能要求高或要求大转矩的场所，直流电动机仍然被广泛采用，直流调速控制系统中最典型一种调速系统就是速度。
关键词：调节器最优模型闭环负反馈静差KEIL目录1绪论 (1)1.1直流调速系统概述 (1)2 单闭环控制的直流调速系统简介 (1)2.1 V—M系统简介 (1)2.2转速控制闭环调速系统的调速指标 (2)2.3闭环调速系统的组成及静特性 (4)2.4反馈控制规律 (5)2.5主要部件 (5)2.5.1 比例放大器 (6)2.5.2 比例积分放大器 ............................................................................................．．62.5.3额定励磁下直流电动机 (9)2.6稳定条件 (10)2.7稳态抗扰误差分析 (8)3 单闭环直流调速系统的设计及仿真 (11)3.1参数设计及计算 (11)3.1.1参数给出 (11)3.1.2 参数计算 (11)3.2有静差调速系统 (12)3.2.1有静差调速系统的仿真模型 (12)3.2.2主要元件的参数设置 (13)3.2.3仿真结果及分析 (13)3.2.4 动态稳定的判断，校正和仿真 (14)1绪论1.1直流调速系统概述从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统、张力控制系统等多种类型，而各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的拖动控制系统。
相比于交流调速系统，直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟。
晶闸管-直流电动机单闭环调速系统
1.直流调速系统的动态指标对于一个调速系统，电动机要不断地处于启动、制动、反转、调速以及突然加减负载的过渡过程，此时，必须研究相关电机运行的动态指标，如稳定性、快速性、动态误差等。
这对于提高产品质量和劳动生产率，保证系统安全运行是很有意义的。
（1）跟随指标：系统对给定信号的动态响应性能，称为“跟随”性能，一般用最大超调量σ，超调时间t和震荡次数N三个指标来衡量，图s2.1是突加给定作用下的动态响应曲线。
最大超调量反映了系统的动态精度，超调量越小，则说明系统的过渡过程进行得平稳。
不同的调速系统对最大超调量的要求也不同。
一般调速系统σ可允许10%~35%；轧钢机中的初轧机要求小于10%，连轧机则要求小于2%~5%，；而在张力控制的卷曲机反映了系统的快速性。
系统（造纸机），则不允许有超调量。
调整时间ts为0.2s~0.5s，造纸机为0.3s。
振荡次数也反映了系统的例如，连轧机ts稳定性。
例如，磨床等普通机床允许震荡3次，龙门刨及轧机则允许振荡1次，而造纸机不允许有振荡。
图2.1突加给定作用下的动态响应曲线（2）抗扰指标：对扰动量作用时的动态响应性能，称为“抗扰”性能。
一般用最大动态速降Δnmax ，恢复时间tf和振荡次数N三个指标来衡量。
用图2.2是突加负载时的动态响应曲线。
最大动态速降反映了系统抗扰动能力和系统的稳定性。
由于最大动态速降及扰动量的大小是有关的，因此必须同时注明扰动量的大小。
恢复时间反映了系统的抗扰动能力和快速性。
振荡次数N同样代表系统的稳定性及抗扰动能力图2.2突加负载时的动态响应曲线2.晶闸管电动机直流调速系统存在的问题图2.3 V-M系统的运行范围晶闸管整流器也有它的缺点。
首先，由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。
由半控整流电路构成的V-M 系统只允许单象限运行（图2.3a），全控整流电路可以实现有源逆变，允许电动机工作在反转制动状态，因而能获得二象限运行（图2.3b）。
(完整word版)双闭环直流调速系统(精)
直流双闭环调速系统设计1设计任务说明书某晶闸管供电的转速电流双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为: 直流电动机：V U N 750=,A I N 780=,min375rn N =，04.0=a R ,电枢电路总电阻R=0.1Ω，电枢电路总电感mH L 0.3=，电流允许过载倍数5.1=λ，折算到电动机轴的飞轮惯量224.11094Nm GD =. 晶闸管整流装置放大倍数75=s K ,滞后时间常数s T s 0017.0= 电流反馈系数⎪⎭⎫ ⎝⎛≈=N I V A V5.11201.0β 电压反馈系数⎪⎭⎫ ⎝⎛=N n V r V 12min 032.0α 滤波时间常数.02.0,002.0s T s T on oi ==V U U U cm im nm12===**；调节器输入电阻Ω=K R O 40。
设计要求： 稳态指标：无静差动态指标：电流超调量005≤i σ；空载起动到额定转速时的转速超调量0010≤n σ。
目 录1设计任务与分析 ....................................................................................................................................... 2调速系统总体设计 ................................................................................................................................... 3直流双闭环调速系统电路设计 .............................................................................................................. 3。
晶闸管不可逆直流调速系统设计
课程设计任务书一、课题晶闸管直流电动机不可逆调速系统设计二、设计意义及目的通过课程设计，一方面是学生对本课程所学内容加深理解，另一方面让学生熟悉工程设计的过程、规范和方法，能正确查阅技术资料、技术手册和标准，培养学生工程设计能力。
三、设计技术数据及要求1.直流电动机额定数据：PN=3KW，UN=220V，IN=17.5A，nN=1500r/min。
2.主电路中，晶闸管要有过电压、过电流及抑制其正向电压上升率、正向电流上升率的保护电路。
3.选择合适的晶闸管触发电路。
四、设计内容1.系统调速方案的确定。
2.主电路的选择与计算：a.整流变压器次级电压的计算，整流变压器次级电流及变压器容量的计算；b.电枢整流桥路中晶闸管额定电压和额定电流的计算,以及晶闸管型号的确定。
C.电枢电感LM的计算，整流变压器漏电感LB的计算。
3.主电路中各种保护电路的选用及元件参数计算。
五、设计任务1、设计任务书2、摘要3、目录4、整流装备方案的选择5、系统设备（元件）的选择与效验6、参考文献7、后记（收获和体会）六、主要参考资料《电力电子技术》黄家善机械工业出版社《电力拖动自动控制系统》陈伯时机械工业出版社七、时间：二周摘要直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。
晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M系统），和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。
本文首先明确了设计的任务和要求，在了解了转速电流双闭环直流调速系统的调速原理后依次对晶闸管相控整流调速系统的主电路，保护电路，检测电路和触发电路进行了设计，并且计算了相关参数。
最后给出了这次设计的心得体会，参考文献和系统的电气总图。
目录设计任务及要求......................................Ⅰ摘要................................................Ⅲ第一章晶闸管直流电动机不可逆调速系统概述...........1第一节双闭环直流调速系统的组成..................1第二节双闭环直流调速系统的静特性................3第二章系统主电路原理分析 (4)第一节晶闸管直流电动机不可逆调速系统原理........4第二节总体方案. (5)第三节三相桥式全控整流电路......................7第三章系统参数计....................................8第一节整流变压器参数计算.......................8第二节晶闸管参数计算............................9第三节其他参数计算.............................10第四章保护电路.....................................11第一节过电压保护...............................11第二节过电流保护...............................14第五章系统控制电路设计.............................16第一节信号检测电路设计.........................16第二节系统调节器...............................16第三节触发电路 (17)后记................................................20参考文献............................................21附录：电气原理总图 (22)第一章晶闸管直流电动机不可逆调速系统概述直流调速系统通过调节控制电压U c就可改变电动机的转速。
转速﹑电流双闭环直流调速系统
—转速反馈系数;—电流反馈系数
实际上，在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的。因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和与不饱和两种情况。
1．转速调节器不饱和
这时，两个调节器都不饱和，稳态时，它们的输入偏差电压都是零，因此
由第一个关系式可得
(2-1)
从而得到图2-5所示静特性的CA段。与此同时，由于ASR不饱和， ，从上述第二个关系式可知 。这就是说，CA段特性从理想空载状态的 一直延续到 ，而 一般都是大于额定电流 的。这就是静特性的运行段，它是一条水平的特性。
由图2—1可见，对一个调速系统来说，如果能满足最低转速运行的静差率s，那么，其它转速的静差率也必然都能满足。
图2—1
事实上，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所提静差率要求的转速可调范围。脱离了对静差率的要求。任何调速系统都可以得到极高的调速范围；反过来，脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了。
1）上升时间
在典型的阶跃响应跟随过程中，输出量从零起第一次上升到稳态值 所经过的时间称为上升时间，它表示动态响应的快速性，见图2—2。
图2—2
2）超调量
在典型的阶跃响应跟随系统中，输出量超出稳态值的最大偏离量与稳态值之比，用百分数表示，叫做超调量：
（2—4）
超调量反映系统的相对稳定性。超调量越小，则相对稳定性越好，即动态响应比较平稳。
对于不同的负载电阻L R，测速发电机输出特性的斜率也不同，它将随负载电阻的增大而增大，如图3-4中实线所示。
双闭环调速系统的静特性在负载电流小于 时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到 时，对应于转速调节器的饱和输出 ，这时，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。这就是采用了两个PI调节器分别形成内﹑外两个闭环的效果。这样的静特性显然比带电流截止负反馈的单闭环系统静特性好。然而，实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大。静特性的两段实际上都略有很小的静差，见图2-5中的虚线。总之，双闭环系统在突加给定信号的过渡过程中表现为恒值电流调节系统，在稳定和接近稳定运行中表现为无静差调速系统，发挥了转速和电流两个调节器的作用，获得了良好的静、动态品质。
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届分类号：单位代码：毕业论文（设计）晶闸管-电动机调速系统的设计姓名学号年级专业系（院）指导教师年 3月 8日摘要双闭环调速系统是现阶段最为常用的调速系统。
该系统具有结构简单、可操作性好、调速精度很高、可靠性与稳定性也很理想等优点。
该系统设置了调节转速的转速调节器和调节电流的电流调节器两个调节器来实现转速调节。
本设计是基于对V-M系统的设计，先完成系统的结构框架，确定主电路的组织形式并完成对其各个元器件的设计、选型与选参。
之后设计了包括保护电路与缓冲电路在内的整个驱动电路。
继而是本文的重点--控制电路的设计，确定其结构和元部件，并完成各元件参数计算。
最后，用MATLAB仿真软件对整个电路进行了仿真，并附上了整个系统的电气总图。
关键词：直流调速系统； PI调节器；仿真分析；AbstractDouble closed-loop speed control system is the ideal performance, wide application of DC speed regulating system。
This system has simple structure, good operability and high precision of speed and reliability with advantages of high stability, wide speed range. Double closed loop speed regulation system setting the speed regulator and current regulator to adjust the speed and current respectively, to achieve the goal of steady speed.This design adopts three-phase fully-controlled bridge circuit of power supply, make sure the structure of the whole system framework, determine the organization form of the main circuit and complete the various components of the design, type selection, choose to participate. After design, including protection and buffer circuit, drive circuit. In the end, is the focus of this article, the design of the control circuit, determine the structure and components, and complete control circuit element parameters calculation, MATLAB simulation software for the whole circuit are simulated, attach the electrical general layout of the whole system.Keywords:DC speed control system；PI regulator；simulation analysis；目录1 绪论 (1)1.1晶闸管电动机直流调速系统的发展及概述 (1)1.2研究课题的目的和意义 (1)1.3设计要求和内容 (1)2系统电路的结构和组成 (2)2.1主电路的选择与确定 (2)2.2双闭环调速系统的组成 (3)3主电路各器件的选择和计算 (4)3.1整流变压器的计算和选择 (4)3.2整流晶闸管的选型 (6)3.3平波电抗器的选型 (6)3.4主电路保护电路的设计 (8)3.5驱动电路的设计 (12)4转速、电流双闭环调速系统的设计 (13)4．1电流调节器的设计 (13)4．2转速调节器的设计 (16)5基于MATLAB的系统仿真 (21)附图 (24)结论 (25)参考文献 (26)谢辞 (27)1 绪论1.1晶闸管电动机直流调速系统的发展及概述调速控制系统自诞生以来就发展异常迅速。
20世纪初期出现了第一支电子管（可在真空中控制电子流），很快便有了用对密封在管内的水银进行蒸馏产生的电弧来控制电流的水银整流器。
其性能与早期晶闸管极为相似。
1947年贝尔发明了晶体管，它应用硅二极管作为半导体，由于其优异的性能而得到广泛应用，到了1964年，晶闸管整流装置系统进一步成熟，逐步取代了早期的整流器，使变流技术发生翻天覆地的变化。
直流电机因为控制精度比较高且易于控制，一直被广泛应用，被人们认为难以被其他电机所取代。
直流电机起、制动性能非常理想，可以很方便的大范围内平滑调速，在快速正反转的运动控制领域中应用更是广泛。
直流调速技术是电力电子技术中发展较早的技术，在各方面都已趋于成熟，所以应首先弄清直流传动控制系统。
1.2研究课题的目的和意义V-M 系统一般是通过调节触发脉冲的相位来改变电压幅值从而实现平滑调速的。
但对高精度负载来说，正常的开环调速系统一般不能满足对静差率的要求，这时就必须要采用闭环控制系统。
闭环调速系统中，单闭环调速系统的调节作用受各个环节的迟滞，其抗扰动的能力较差。
而双闭环调速系统由于增添了一个内环反馈，扰动需要通过内外两环反馈，往往调速性能更为理想，因此，其在电气传动领域当被广泛采用，它有着优良的动、静态特性。
而且多种复杂的交、直流运动控制系统均是以其为基础，所以掌握双闭环调速系统对人们的生产生活有着至关重要的作用[1]。
1.3 设计要求和内容1.3.1调速系统设计要求1. 该调速系统可连续平滑调速，具有足够宽的调速范围。
2. 该控制系统具有优良的静态性能，无静差。
3. 该调速系统稳态性能：调速范围不小于20，静差率不大于百分之五。
4. 系统技术参数：电动机参数：=220V N U =53.0A N I1500min Nn r=1.2 0.58aRR电枢回路总电阻：=0.291.3.2 系统设计内容本设计基于转速、电流双闭环调速系统，主要包含以下几个方面。
1.根据题目要求，确定主电路与调速电路的构成，并绘出其原理图。
2.确定主电路各个元部件，并完成各个元部件主要参数的计算。
3.驱动电路的设计与完成。
4..绘制出整个系统原理图，并用Matlab仿真软件完成仿真分析作业。
2系统电路的结构和组成2.1 主电路的选择与确定在生产生活中并没有大规模存在的直流电，一般需要将三相电经整流环节整流成直流电后才能向直流电机供电。
当然，在这个过程中间必须有驱动电路与保护电路。
我们需要根据各个元件在电路当中的位置与作用来分别选择与计算各自参数，如图2-1所示为本设计系统电路设计框图。
图2.1 系统电路设计框图在V-M系统中，一般是用改变脉冲的相位的方法来改变输出电压，最终来实现调速。
由于本设计对直流脉动电压的要求比较高，再考虑经济性等方面，主电路选择三相全控桥整电路来供电。
由于该型电路输出电压的脉动较大，其所需要串接的平波电抗器的感抗值可相应减少近一半。
这是其电路的明显优点，且所需整流装置响应速度快、工作效率高，能量损耗小。
综合选晶闸管三相全控桥整电路供电[2]。
直流电机一般是通过改变电枢端电压、改变励磁、改变电枢回路总电阻这三种方法来实现调速的。
而改变电枢总电阻是无法实现平滑调速，减弱磁通的方式又会受到调速范围的制约，一般只是辅助调压方案，调压才是调速控制系统最理性的调速方式，电压调速一般需要有专用的供电电源，可控整流装置一般采用半控器件的代表--晶闸管，利用晶闸管的单向导电性和移相控制原理结合在一起的技术, 来实现平滑调压。
V-M系统主电路原理图如2-2所示：方法前文已叙，通过调节GT来移相，从而改变电压幅值来实现平滑调速[3]。
图2-2 V-M系统原理图主电路原理图如图2-3所示，三相全桥电路由三个晶闸管组成共阴极晶闸管组，另三个晶闸管接成共阳极晶闸管组，当两组晶闸管中承受电压模值最高的两个晶闸管同时也接到门极触发脉冲而导通的时候，整个电路构成一个完整的闭合回路。
晶闸管的触发角是相同的，每个周期内所有晶闸管都要按照编号轮流触发导通一次，每个晶闸管触发脉冲间隔60度。
当然，电路中也要有过电压、过电流等保护装置。
图2-3调速系统主电路原理图2.2双闭环调速系统的组成双闭环系统是在单闭环系统基础之上发展得来的。
单闭环系统虽已满足大部分负载的要求。
但是,在某些场合下单环系统并不能满足生产的需要。
比如，需要反复启停的负载就会对电机承受过载的能力有更高的要求,为满足这些高要求的负载，我们需要在闭环系统中添加电流负反馈环节。
实际当中系统除了要控制转速, 还需要经常快速启停,如车床等,为了有更好的效益,我们要求过渡过程也要尽可能短。
在启动的时候，启动电流会迅速达到峰值,而大部分时间内均小于该峰值, 这就说明电机在启动过程中其过载能力仍有很大潜力。
如果能使电机在大转矩下快速启动, 启动时间就会相应的缩短。
这就是理想的启动状态,电机的启动电流会迅速加大到最大允许值dm I ,且维持到转速增加到合适的大小后，电流再下降回正常值。
这个过程需要ACR 来调节电流，加上之前调节转速的调节器，这形成了双闭环调速系统。
如图2-4所示。
为了使两个负反馈都可以发挥作用，两者位置如图2-4。
，ACR 调节电流，在内环，ASR [4]为了得到更好的动、静态特性，本系统均选PI 型调节器。
采用比例积分型可是其输出稳态值与输入之间保持相对独立性。
调速系统的静态特性在负载电流没达到最大电流时以转速负反馈为主。
而负载电流过大的时候ASR 就会达到，这时ACR 就会发生作用，系统调节电流至新的稳定状态。
这就是两个PI 调节器内、外环两重调节的效果。
3主电路各器件的选择和计算3.1 整流变压器的计算和选择在绝大多数场合下，整流装置需要的电压与电网电压并不匹配；另外，为了实现两者之间的电气隔离，通常需要在两者之间装配整流变压器，在此选△-Y 型连接方式的整流变压器，以下分别计算其参数[5]。
(1) 2U 的计算为了维持系统的正常工作，变压器一次侧电压2U 不宜波动太大，对2U 产生影响的参数一般有：(1)负载电流的最大值。
(2)晶闸管本身导通的管压降。
(3)平波电抗器产生的电压降。
(4)电枢电阻的压降。
忽略这些因素，对本设计而言，2U 采用经验公式：2n =~1.0U （0.95） （3-1）计算得2U =120.6~127.0V ，取2U =125V (2) 2I 和2S 的计算不计励磁电流，根据磁动势平衡原理可知：111222N U K N U （3-2）查表3-1可知三相全桥电路12K =0.81602/d U U 0/d d U U cos2cos cos2cos C0.707 0.7070.5 0.522/I d K I I则三相全桥整大电感负载时二次侧电流：212dI =K I （3-3）解得2I =51.9A变压器二次侧额定容量2S 为：222=m U I S （3-4）解得2S =19.46KV A设计选择KVA 20的整流变压器。