双闭环直流电机调速系统设计参考案例
双闭环直流调速系统设计及仿真
双闭环直流调速系统设计及仿真一转速、电流双闭环控制系统一般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态[1]。
这种理想的起动过程如图1所示。
nnt图1 转速调节系统理想起动过程为实现在约束条件快速起动，关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。
根据反馈控制规律，要控制某个量，就要引入这个量的负反馈。
因此很自然地想到要采用电流负反馈控制过程。
这里实际提到了两个控制阶段。
起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈；稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。
如何才能做到使电流、转速两种负反馈在不同的控制阶段发挥作用呢？答案是采用转速、电流双闭环控制系统。
如图2所示。
图2 双闭环直流调速控制系统原理图参考双闭环的结构图和一些电力电子的知识，采用机理分析法可以得到双闭环系统的动态结构图。
如图3所示。
图3 双闭环直流调速系统动态结构图在转速环、电流环的反馈通道和输入端增加了转速滤波、电流滤波和给定滤波环节。
因为电流检测信号中常含有交流成分，须加低通滤波，其滤波时间常数按需要而定。
滤波环节可以抑制检测信号中的交流分量，但同时也个反馈检测信号带来延迟。
所以在给定信号通道中加入一个给定滤波环节，使给定信号与反馈信号同步，并可使设计简化。
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，其时间常数用表示[2]。
二双闭环控制系统起动过程分析前面已经指出，设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程，因此在分析双闭环调速系统的动态性能时，有必要先探讨它的起动过程。
双闭环调速系统突加给定电压由静止状态起动时，转速和电流的过渡过程如图4所示。
由于在起动过程中转速调节器ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，整个过渡过程也就分为三个阶段，在图中表以Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
双闭环直流电机调速系统设计
双闭环直流电机调速系统设计在这个科技高速发展的时代，咱们的交通工具也变得聪明起来。
就拿咱们开车来说吧，以前那老式的油门和刹车，现在都升级成智能的双闭环直流电机调速系统了！这玩意儿可不得了，它能让车子跑得飞快，还能稳稳当当，简直就像个听话的小精灵。
首先说说这个“双闭环”是什么意思。
简单来说，就是电机的转速控制有两个环路，一个负责输入信号，另一个负责输出结果。
这样一来，系统就能自动调节，保证车子跑得既快又稳，就像咱们开车一样，既要追求速度，又要注重安全。
再来说说这个“直流电机”，这可是个大家伙。
它不像那种交流电机，需要不断地换向，所以它的效率更高，噪音更小，而且寿命更长。
想想看，咱们的车子要是有这么一个直流电机，那岂不是既省油又环保？再说说这个“调速系统”。
它可不是随便调调就能搞定的。
你得根据车子的实际需求来设定速度，还得时刻监控电机的工作状态，确保一切正常。
就像咱们平时做饭，得先想好要做什么菜，还得时不时尝一尝味道，看看对不对口。
还有啊，这个“双闭环直流电机调速系统”还有个特别的地方，就是它能自我诊断。
一旦发现哪里不对劲，它就会立刻告诉你，让你及时处理，保证车子能继续平稳地跑。
就像咱们看病一样，有了这个功能，车子就能更好地保护咱们的安全。
当然了，这玩意儿也不是万能的。
比如有时候，咱们可能得手动调整一下速度，或者应对一些特殊情况。
这时候，咱们就得靠经验和直觉来操作，就像咱们开车时，有时候得凭感觉来加速或者减速。
总的来说，这个双闭环直流电机调速系统真是个好东西！它让咱们的车子跑得更快、更安全、更环保。
咱们开车的时候也能更加轻松愉快。
不过呢，咱们也得好好保养它，让它更好地为咱们服务。
就像咱们照顾家里的电器一样，得定期给它加油、清理灰尘，这样才能让它永远保持最佳状态。
最后再提醒一句，虽然这个系统很厉害，但也得小心使用。
咱们在享受它带来的便利的也要遵守交通规则，保证自己和他人的安全。
毕竟，咱们开车的最终目的还是为了大家的安全和舒适。
可逆直流电机双闭环调速系统的设计
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直流电动机双闭环调速系统设计
1 设计方案论证电流环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
转速环调节器方案一，采用PID调节器，PID调节器是最理想的调节器，能够平滑快速调速，但在实际应用过程中存在微分冲击，将对电机产生较大的冲击作用，一般要小心使用。
方案二，采用PI调节器，PI调节器能够做到无静差调节，且电路较PID调节器简单，故采用方案二。
2双闭环调速控制系统电路设计及其原理综述随着现代工业的开展，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。
双闭环控制那么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应的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。
其良好的动态性能主要表达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展深入的探讨和研究。
本次课程设计目的就是旨在对双闭环进展最优化的设计。
整流电路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a=0°时的工作情况。
双闭环直流电动机数字调速系统设计1
双闭环直流调速系统设计框图直流电机的供电需要三相直流电，在生活中直接提供的三相交流380V电源，因此要进行整流，则本设计采用三相桥式整流电路变成三相直流电源，最后达到要求把电源提供给直流电动机。
如图设计的总框架。
双闭环直流调速系统设计总框架转速、电流双闭环直流调速系统ASR---转速调节器ACR---电流调节器TG---测速发电机TA---电流互感器UPE---电力电子变换器Un*---转速给定电压Un---转速反馈电压Ui*---电流给定电压Ui---电流反馈电压双闭环直流调速系统电路原理图双闭环直流调速系统电路原理图直流调速系统的直流电源晶闸管-电动机调速系统(简称V-M 系统)的原理图。
V—M 系统原理确定时间常数（1）整流装置滞后时间常数Ts 。
由《电力拖动自动控制系统》课本附表可知，三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s 。
（2）电流滤波时间常数Toi 。
三相桥式电路的每个波头的时间是3.3ms ，为了基本滤平波头，应有（1~2）Toi=3.3ms ，因此取Toi=2ms=0.002s 。
（3）电流环小时间常数之和i T Σ。
按小时间常数近似处理，取=Ts+Toi=0.0037s i T Σ。
（4）电磁时间常数l T 的确定。
由前述已求出电枢回路总电感。
21min 0.69314018.130.153.5l d U L K mH I ×===×则电磁时间常数18.130.03130.58l l L mH T s R Σ===Ω选择电流调节器的结构根据设计要求5%i σ≤，并保证稳态电流无静差，可按典型I 型系统设计电流调节器。
电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI 型调节器，其传递函数为()(1)i i ACR s i K s W s ττ+=式中i K ------电流调节器的比例系数；i τ-------电流调节器的超前时间常数。
检查对电源电压的抗扰性能：0.0313s ==8.460.0037sl i T T Σ,参照附表6.2的典型I 型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的，因此基本确定电流调节器按典型I 型系统设计。
运动控制系统课程设计：双闭环直流电机调速系统设计
运动控制系统课程设计专业：自动化设计题目：双闭环直流电机调速系统设计班级：自动化0942学生姓名：周孝红学号： 08指导教师：雷霞分院院长：许建平教研室主任：叶天迟电气工程学院一、课程设计任务书1.设计参数三相桥式整流电路，已知参数为：P N =555K W ,U N =750V,I N =760A,n N =375r/min,电动势系数Ce=1.82V.min/r,电枢回路总电阻R=0.14Ω，允许电流过载倍数λ=1.5，触发整流环节的放大倍数Ks=75,电磁时间常数Tl=0.031s,机电时间常数Tm=0.112s 电流反馈时间常数Toi=0.002s,转速反馈滤波时间常数Ton=0.02s 。
且调节器输入输出电压U*nm=U*in=U*cm=10V,调节器输入电阻R 0=40K Ω。
2.设计内容1）根据题目的技术要求，分析论证并确定闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。
2） 建立双闭环调速系统动态数学模型。
3）动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。
4） 利用MATLAB 进行双闭环调速系统仿真分析，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。
3.设计要求：1）该调速系统能进行平滑地速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽地转速调速范围（10D ≥），系统在工作范围内能稳定工作。
2）系统静特性良好，无静差（静差率2S ≤）。
3）动态性能指标：转速超调量δn ≤10%，电流超调量5%i δ<，动态最大转速降810%n ∆≤~，调速系统的过渡过程时间（调节时间）1s t s≤。
4)系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。
5)主电路采用三项全控桥。
4. 课程设计报告要求1）、要求在课程设计答辩时提交课程设计报告。
2）、报告应包括以下内容：A、系统各环节选型双闭环直流调速系统的工作原理调节器的工程设计Simulink仿真B、系统调试过程介绍，在调试过程中出现的问题，解决办法等；C、课程设计总结。
双闭环直流电机调速系统设计参考案例
《运动控制系统》课程设计指导书一、课程设计的主要任务（一）系统各环节选型1、主回路方案确定。
2、控制回路选择：给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器锁零电路、电流、电压检测环节、同步变压器接线方式（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。
（二）主要电气设备的计算和选择1、整流变压器计算：变压器原副方电压、电流、容量以及联接组别选择。
2、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。
3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。
4、平波电抗器选择计算。
（三）系统参数计算1、电流调节器ACR 中i i R C 、 计算。
2、转速调节器ASR 中n n R C 、计算。
3、动态性能指标计算。
（四）画出双闭环调速系统电气原理图。
使用A1或A2图纸，并画出动态框图和波德图（在设计说明书中）。
二、基本要求1、使学生进一步熟悉和掌握单、双闭环直流调速系统工作原理，了解工程设计的基本方法和步骤。
2、熟练掌握主电路结构选择方法，主电路元器件的选型计算方法。
3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其整定计算。
4、掌握触发电路的选型、设计方法。
5、掌握同步电压相位的选择方法。
6、掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。
7、掌握电气系统线路图绘制方法。
8、掌握撰写课程设计报告的方法。
三、 课程设计原始数据有以下四个设计课题可供选用：A 组：直流他励电动机：功率P e ＝，额定电流I e =，磁极对数P=1，n e =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =Ω,主电路总电阻R ＝7Ω，L ∑＝(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，K s =，机电时间常数T m =，滤波时间常数T on =T oi =，过载倍数λ＝，电流给定最大值 10V U im=*，速度给定最大值 10V U n =* B 组：直流他励电动机：功率P e ＝22KW ，额定电压U e =220V ，额定电流I e =116A,磁极对数P=2，n e =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =Ω,主电路总电阻R＝Ω，L ∑＝(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数C e = Vmin ／r ，K s =22，电磁时间常数T L =，机电时间常数T m =，滤波时间常数T on =T oi =，过载倍数λ＝，电流给定最大值 10V U im=*，速度给定最大值 10V U n =* C 组：直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=Ω,主电路总电阻R ＝Ω，Ks=，电磁时间常数TL=，机电时间常数Tm=，滤波时间常数Ton=Toi=，过载倍数λ＝，电流给定最大值8V U im =*，速度给定最大值 10V U n =* D 组：直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=,磁极对数P=1，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=Ω,主电路总电阻R ＝Ω，Ks=27，电磁时间常数TL=，机电时间常数Tm=，滤波时间常数Toi=，Ton=，过载倍数λ＝，电流给定最大值8V U im =*，速度给定最大值 10V U n =*，β＝A ，α＝ Vmin ／r双闭环直流电机调速系统设计参考案例第一章绪论1．1 直流调速系统的概述三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。
双闭环直流调速系统(课程设计)
4•仿真实验95•仿真波形分析13三、心得体会14四、参考文献161•课题研究的意义从七十年代开始，由于晶闸管直流调速系统的高效、无噪音和快速响应等优点而得到广泛应用。
双闭环直流调速系统就是一个典型的系统，该系统一般含晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路、以及缺相和过流保护电路等。
直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
就目前而言，直流调速系统仍然是自动调速系统的主要形式，在许多工业部门，如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合得到广泛的应用。
且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，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。
所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义。
2•课题研究的背景电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器，电力电机技术的迅猛发展，促使了电机控制技术水平有了突破性的提高。
从20世纪60年代第一代电力电子器件-晶闸管(SCR)发明至今，已经历了第二代有自关断能力的电力电子器件-GTR、GTO、MOSFET，第三代复合场控器件-IGBT、MCT等，如今正蓬勃发展的第四代产品-功率集成电路(PIC)。
每一代的电力电子元件也未停顿，多年来其结构、工艺不断改进，性能有了飞速提高,在不同应用领域它们在互相竞争，新的应用不断出现。
同时电机控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。
正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内发生了天翻地覆的变化。
(3-16) 取：(3-17) ◎i=4.3%<5%，满足课题所给要求。
3.3速度调节器设计电流环等效时间常数1/K。
取KT乙=0.5,贝IJ：1二2X0.0067二0.0134K(3-15)转速滤波时间常数T on。
双闭环直流电机调速系统设计
双闭环直流电机调速系统设计在今天的科技世界里，电机就像是家里的“万能小助手”，无处不在。
你想想，电风扇、洗衣机、甚至小汽车，都少不了它们的身影。
而双闭环直流电机调速系统就是这个小助手的“智囊团”，让它在各种环境中游刃有余，真是个神奇的存在。
今天，我们就来聊聊这个系统是怎么工作的，听起来是不是有点高大上？别担心，咱们用通俗易懂的语言来探讨，让你在闲聊中也能装装逼！1. 什么是双闭环控制？1.1 直流电机的基本知识直流电机，这东西其实就是通过直流电来转动的电机，简单说，就是通过电流来产生磁场，让电机的轴子转动起来。
想象一下，你在玩一辆遥控小车，控制它的速度和方向，其实和电机的工作原理类似。
电流大了，小车跑得快；电流小了，小车就慢了。
是不是很简单？不过，要把这个电机调得又快又稳，就得靠我们的双闭环系统了。
1.2 双闭环系统的工作原理双闭环控制，顾名思义，分为两个环，一个是速度环，一个是电流环。
速度环就像是你的眼睛，时刻盯着电机的转速，确保它不会跑偏。
而电流环就像是你的手，及时调整电机所需的电流，让它在需要的时候有充足的动力。
就好比你骑自行车，风一吹，你得用力蹬脚踏，让车子稳稳前行，这就是速度和电流的配合。
两者相辅相成，形成了一个良性的循环，确保电机在各种负载下都能稳定工作。
2. 设计双闭环系统的重要性2.1 提高系统性能你想啊，电机如果没有双闭环控制，开得快的时候，可能转速就飙到天上，没法控制；慢的时候，又感觉力不从心。
这就像你打球，想要扣篮却被卡在了框下，真是让人心急火燎！而有了双闭环系统，电机就能在不同的环境中保持稳定的转速，性能大大提升。
无论是重载还是轻载，电机都能游刃有余，根本不在话下。
2.2 降低能耗再来谈谈能耗的问题。
我们都知道，能源危机可是个大麻烦。
双闭环系统能够通过实时监测和调节，确保电机在最优状态下运行，从而降低能耗。
想象一下，省电就像是在家里随便找零花钱，谁不乐意呢？通过科学合理的控制，电机就能用更少的电，做更多的事，真是一举两得！3. 实际应用案例3.1 工业自动化说到双闭环系统的实际应用，那可真是多得数不过来。
直流双闭环调速系统的设计
一、题目1、已知参数：某转速电流双闭环直流调速系统采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，已知基本数据如下：（1）电动机参数：U nom=220V，I nom=136A，n nom=1460r/min,R a=0.2Ω，允许过载倍数λ=1.5；（2）晶闸管装置：放大系数K s=40；（3）电枢回路总电阻：R=0.5Ω；（4）电枢回路总电感：L=15mH；（5）电动机轴上的总飞轮力矩：GD2=22.5N·m2；（6）电流反馈系数：β=0.05V/A；（7）转速反馈系数：α=0.007V·min/r；（8）滤波时间常数：电流反馈滤波时间常数为T oi=0.002s,转速反馈滤波时间常数为T on=0.01s；2、设计指标：电流超调量σi≤5%，转速无静差，空载启动到额定转速时的转速超调量δn ≤10%。
3、设计要求：（1）运用调节器工程设计法设计ASR与ACR，达到系统的设计指标，得到ASR与ACR的结构与参数。
电流环设计为典1系统，转速环设计为典2系统。
（2）设计出上述设计的直流双闭环调速系统的完整硬件实现原理图，原理图采用protel软件画图。
（3）说明原理图实现上述直流调速系统的原理。
（4）给出原理图每个元件的型号与值，并说明选值依据。
（5）系统控制部分可以采用模拟电路或者微处理器实现。
若采用微处理器实现，要说明实现流程以及核心软件的算法。
二、设计1、电流调节器的设计（1）确定时间常数1）整流装置之后时间常数T s。
查表得，三相桥式电路的平均失控时间T s=1.67ms2）电流滤波时间常数T oi。
三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有（1~2）T oi=3.33ms，因此取T oi=2ms。
3）电流环小时间常数之和T∑i=T s+ T oi=3.67ms。
（2）确定电流调节器结构根据要求电流环设计为典1系统，电流环控制对象是双惯性的，因此用PI 型电流调节器，其传递函数为W ACR （s ）=ss K i i i ττ)1(+。
(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。
双闭环直流电机调速系统设计
双闭环直流电机调速系统设计【双闭环直流电机调速系统设计】哎呀，说起电机，那可是咱们日常生活中随处可见的“小能手”！就像家里的电风扇、空调、甚至那些高大上的电动汽车，没有它们可怎么行？不过，说到电机，你可能会想：“这玩意儿不就是转一转吗？有啥难的？”嘿，别小看它，电机的世界可精彩了去了！首先得说说这个“双闭环直流电机调速系统”。
这可不是简单的“开/关”操作，而是涉及到电流、电压这些精密数据的大工程。
想象一下，电机就像是个调皮的孩子，需要我们用智慧去调教它。
而这个调速系统，就像是我们的“教练”，通过各种传感器和控制器来确保电机能够按照我们的要求稳稳地运行。
让我们来聊聊这个系统的两个“闭环”。
第一个“闭环”嘛，就是电流环。
想象一下，电流就像一条小河，流过电机的各个部件。
有了电流环，我们就能像看护河流一样，确保这条“小河”不会溢出来，也不会干涸。
第二个“闭环”呢，就是速度环。
这就好比是我们在跑步时的速度调节，只有保持一定的速度，我们才能跑得又快又稳。
这两个“闭环”可不是随便放在一起的哦！它们之间要相互配合，才能让电机跑得既快又稳。
比如，当电流过大时，速度环就会及时发出警报，提醒我们要调整电流；而当速度过慢时，电流环也会给出提示，让我们知道需要加大电流。
这样一来，电机就能稳稳地按照我们的要求运行啦！不过，说到这个“双闭环直流电机调速系统”，我可得给你提个醒儿。
虽然听起来挺高级的，但实际操作起来可一点也不简单。
你得会读懂各种传感器的信号，还得懂得如何调整控制器的参数。
而且啊，这玩意儿还特别怕“水土不服”——要是环境条件变了，或者电机出了点问题，就得赶紧调整参数，保证电机能够继续稳定地工作。
双闭环直流电机调速系统是一个复杂但功能强大的工具。
它能够帮助我们更好地控制电机，让它能够更加精确地完成各种任务。
如果你对电机感兴趣，或者想要了解更多关于电机的知识，那就赶紧动手试试吧！说不定，你还能发现更多有趣的事情呢！。
双闭环直流调速系统设计及仿真
双闭环直流调速系统设计及仿真———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期：1绪论直流调速是现代电力拖动自动控制系统中开展较早的技术。
在20世纪60年代，随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。
晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。
尽管目前交流调速的迅速开展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢送。
但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反响控制理论根底上的直流调速原理也是交流调速控制的根底[1]。
现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但根本控制原理有其共性。
对于那些在实际调试过程中存在很大风险或实验费用昂贵的系统，一般不允许对设计好的系统直接进展实验。
然而没有经过实验研究是不能将设计好的系统直接放到生产实际中去的。
因此就必须对其进展模拟实验研究。
当然有些情况下可以构造一套物理装置进展实验，但这种方法十分费时而且费用又高，而且在有的情况下物理模拟几乎是不可能的。
近年来随着计算机的迅速开展，采用计算机对控制系统进展数学仿真的方法已被人们采纳。
但是长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法。
以使系统模型等为计算机所承受，然后再编制成计算机程序，并在计算机上运行。
因此产生了各种仿真算法和仿真软件[2]。
由于对模型建立和仿真实验研究较少，因此建模通常需要很长时间，同时仿真结果的分析也必须依赖有关专家，而对决策者缺乏直接的指导，这样就大大阻碍了仿真技术的推广应用。
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《运动控制系统》课程设计指导书一、课程设计的主要任务（一）系统各环节选型1、主回路方案确定。
2、控制回路选择：给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器锁零电路、电流、电压检测环节、同步变压器接线方式（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。
（二）主要电气设备的计算和选择1、整流变压器计算：变压器原副方电压、电流、容量以及联接组别选择。
2、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。
3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。
4、平波电抗器选择计算。
（三）系统参数计算1、电流调节器ACR 中i i R C 、 计算。
2、转速调节器ASR 中n n R C 、计算。
3、动态性能指标计算。
（四）画出双闭环调速系统电气原理图。
使用A1或A2图纸，并画出动态框图和波德图（在设计说明书中）。
二、基本要求1、使学生进一步熟悉和掌握单、双闭环直流调速系统工作原理，了解工程设计的基本方法和步骤。
2、熟练掌握主电路结构选择方法，主电路元器件的选型计算方法。
3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其整定计算。
4、掌握触发电路的选型、设计方法。
5、掌握同步电压相位的选择方法。
6、掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。
7、掌握电气系统线路图绘制方法。
8、掌握撰写课程设计报告的方法。
三、 课程设计原始数据有以下四个设计课题可供选用：A 组：直流他励电动机：功率P e ＝，额定电流I e =，磁极对数P=1，n e =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =Ω,主电路总电阻R ＝7Ω，L ∑＝(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，K s =，机电时间常数T m =，滤波时间常数T on =T oi =，过载倍数λ＝，电流给定最大值 10V U im=*，速度给定最大值 10V U n =* B 组：直流他励电动机：功率P e ＝22KW ，额定电压U e =220V ，额定电流I e =116A,磁极对数P=2，n e =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =Ω,主电路总电阻R ＝Ω，L ∑＝(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数C e = Vmin ／r ，K s =22，电磁时间常数T L =，机电时间常数T m =，滤波时间常数T on =T oi =，过载倍数λ＝，电流给定最大值 10V U im=*，速度给定最大值 10V U n =* C 组：直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=Ω,主电路总电阻R ＝Ω，Ks=，电磁时间常数TL=，机电时间常数Tm=，滤波时间常数Ton=Toi=，过载倍数λ＝，电流给定最大值8V U im =*，速度给定最大值 10V U n =* D 组：直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=,磁极对数P=1，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=Ω,主电路总电阻R ＝Ω，Ks=27，电磁时间常数TL=，机电时间常数Tm=，滤波时间常数Toi=，Ton=，过载倍数λ＝，电流给定最大值8V U im =*，速度给定最大值 10V U n =*，β＝A ，α＝Vmin ／r 双闭环直流电机调速系统设计参考案例第一章 绪 论1．1 直流调速系统的概述三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。
首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。
同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。
直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。
直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。
从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。
近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。
1．2 研究课题的目的和意义直流电动机因具有良好的起、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了广泛应用。
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）。
采用速度、电流双闭环直流调速系统,可以充分利用电动机的过载能力获得最快的动态过程，调速范围广，精度高，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，动态和静态性能均好，且系统易于控制。
双闭环系统的转速环用来控制电动机的转速，电流环控制输出电流；该系统可以自动限制最大电流，能有效抑制电网电压波动的影响；且采用双闭环控制提高了系统的阻尼比，因而较之单闭环控制具有更好的控制特性。
尽当今功率半导体变流技术已有了突飞猛进的发展，但在工业生产中V-M系统的应用还是有相当的比重。
所以以此为课题进行研究具有一定的实用价值。
双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的发展趋势双闭环不可逆调速系统在上世纪七十年代在国外一些发达国家兴起，经过数十年的发展已经成熟，在二十一世纪已经实现了数字化与智能化。
我国在直流调速产品的研发上取得了一定的成就，但和国外相比仍有很大差距。
我国自主的全数字化直流调速装置还没有全面商用，产品的功能上没有国外产品的功能强大。
而国外进口设备价格昂贵，也给国产的全数字控制直流调速装置提供了发展空间。
目前，发达国家应用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化，双闭环控制系统已经普遍的应用到了各类仪器仪表，机械重工业以及轻工业的生产过程中。
随着全球科技日新月异的发展，双闭环控制系统总的发展趋势也向着控制的数字化，智能化和网络化发展。
而在我们国内，双闭环控制也已经经过了几十年的发展时期，目前已经基本发展成熟，但是目前的趋势仍是追赶着发达国家的脚步，向着数字化发展。
课程设计要求1．研究双闭环直流调速系统的研究和应用现状。
2．调速系统主电路参数计算及元件的确定（包括有变压器、晶闸管、平波电抗器等）。
3．驱动控制电路的选型设计（模拟触发电路、集成触发电路、数字触发器电路均可）。
4．动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。
5．绘制V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）。
6．第二章双闭环直流调速系统的工作原理直流调速系统简介调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最普遍的一种系统。
目前，需要高性能可控电力拖动的领域多数都采用直流调速系统。
晶闸管-电动机直流调速系统简介20世纪50年代末，晶闸管（大功率半导体器件）变流装置的出现，使变流技术产生了根本性的变革，开始进入晶闸管时代。
由晶闸管变流装置直接给直流电动机供电的调速系统，称为晶闸管-电动机直流调速系统，简称V-M系统，又称为静止的Ward-leonard系统。
这种系统已成为直流调速系统的主要形式。
图是V-M系统的简单原理图[1,3,5]。
图中V是晶闸管变流装置，可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，通过调节触发装置GT的控制电压U c来移动触发脉冲的相位，以改变整流电压U d，从而实现平滑调速。
由于V-M系统具有调速范围大、精度高、动态性能好、效率高、易控制等优点，且已比较成熟，因此已在世界各主要工业国得到普遍应用。
-图晶闸管-电动机直流调速系统（V-M系统）但是，晶闸管还存在以下问题：（1）由于晶闸管的单向导电性，给系统的可逆运行造成困难；（2） 由于晶闸管元件的过载能力小，不仅要限制过电流和反向过电压，而且还要限制电压变化率（d u /d t ）和电流变化率(d i /d t )，因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件；（3） 当系统处于深调速状态，即在较低速下运行时，晶闸管的导通角小，使得系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，对电网产生不利影响；（4） 由于整流电路的脉波数比直流电动机每对极下的换向片数要小得多，因此，V-M 系统的电流脉动很严重。
第三章 控制系统的设计3．1设计内容和要求设计内容：1. 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。
2. 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。
3. 驱动控制电路的选型设计。
4．动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。
5． 绘制V —M 双闭环直流不可逆调速系统电器原理图，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。
设计要求：1. 该调速系统能进行平滑地速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽地转速调速范围（10D ≥），系统在工作范围内能稳定工作。
2. 系统静特性良好，无静差（静差率2S ≤）。
3. 动态性能指标：转速超调量8%n δ<，电流超调量5%i δ<，动态最大转速降810%n ∆≤~，调速系统的过渡过程时间（调节时间）1s t s ≤。
4. 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。
5. 调速系统中设置有过电压、过电流保护，并且有制动措施。
6. 主电路采用三项全控桥。
7．已知系统参数： （A 、B 、C 、D ）组参数双闭环直流调速系统的组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如图2所示，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。
这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。
因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。