双闭环交流调速系统课程设计(DOC)

皖西学院

课程设计任务书

系别：机电学院

专业：10电气

课程设计题目：双闭环串级交流调速控制系统设计学生姓名：张诚学号：2010010694起迄日期: 6 月17日~ 6 月28日课程设计地点:电机与拖动控制实验室

指导教师:刘世林

下达任务书日期: 6 月17日

摘要

本设计介绍了交流调速系统的基本概况及其研究意义，同时提出了本设计所要研究解决的问题，接着对系统各部分所需元器件进行比较选择并进行总体设计，最后采用工程设计方法对双闭环交流调速系统进行辅助设计，进行参数计算和近似校验。

在调节器选择方面，本设计选择的PI调节器，使得线路大为简化，且性能优良、调试方便、运行可靠、成本降低。触发电路则采用一种新型高性能集成移相触发器（MC787）设计的触发电路，它克服了分立元件缺点，抗干扰性优良，具有输入阻抗高、移相范围宽、装调简便、使用可靠、只需一片MC787就可以完成三相相移功能，使用效果较好。

目录

1 绪论 (3)

1.1研究交流调速系统的意义 (3)

1.2本设计所做的主要工作 (3)

2 交流调速系统 (3)

2.1交流电机常用的调速方案及其性能比较 (3)

2.2三相交流调压调速的工作原理 (4)

2.3双闭环控制的交流调速系统 (5)

2.3.1转速电流双闭环调速系统的组成 (6)

2.3.2 稳态结构图和静特性 (6)

3 电路参数计算 (9)

3.1系统主电路的参数计算 ................................................ .9 3.2根据系统方块图进行动态计算. (9)

3.3调节器的设计参数计算 ........................................... . (11)

3.3.1 电流调节器的参数计算......................................... .12

3.3.2 转速调节器的参数计算......................................... .14

4 控制系统硬件电路设计.............................................. .16 4.1调节器的选择和调整 .. (16)

4.2触发电路的设计 (16)

4.3串级调速系统设计 (18)

4. 4双闭环系统设计 ........................ (19)

5 仿真........................................ .. (21)

6设计体会 (22)

1 绪论

1.1 研究交流调速系统的意义

随着电力电子器件，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，为交流调速系统的开发研究进一步创造了有利的条件。诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速，特别是矢量控制技术的应用，使得交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高速传动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，已几乎都可采用交流调速传动。交流调速系统具有下面几个主要优点：

1、交流电动机特别是鼠笼异步电动机的价格远低于直流电动机。

2、交流电动机不易出现故障，维修非常简单。

3、交流电动机的使用场合没有限制。

4、交流电动机的单机容量可远大于直流电动机。 1.2 本设计中我们所做的主要工作

通过本次课程设计，让学生巩固所学的电力拖动自动控制系统的相关

内容，加深对控制理论在电力拖动调速系统中应用的理解，并学会将所学的知识应用到实际中，达到在应用中掌握知识的目的。

2 交流调速系统

2.1 交流电机常用的调速方案及其性能比较

由电机学知，交流异步电动机的转速公式如下：

160(1)/n n f s p =- (2-1)

式中 n p ——电动机定子绕阻的磁极对数；

1f ——电动机定子电压供电频率；

s ——电动机的转差率。

从式（2-1）中可以看出，调节交流异步电动机的转速有三大类方案。

1.改变电动机的磁极对数

由异步电动机的同步转速

0160/n n f p = (2-2)

可知，在供电电源频率1f 不变的条件下，通过改接定子绕组的连接

方式来改变异步电动机定子绕组的磁极对数n p ，即可改变异步电动机的同步转速0n ，从而达到调速的目的。

2.变频调速

从式（2-1）中可以看出，当异步电动机的磁极对数n p 一定，转差率

s —定时，改变定子绕组的供电频率1f 可以达到调速目的，电动机转速n 基本上与电源的频率1f 成正比，因此，平滑地调节供电电源的频率，就能平滑，无级地调节异步电动机的转速。变频调速调速范围大，低速特性较硬，基频50Z f H =以下，属于恒转矩调速方式，在基频以上，属于恒功率调速方式，与直流电动机的降压和弱磁调速十分相似。且采用变频起动更能显著改善交流电动机的起动性能，大幅度降低电机的起动电流，增加起动转矩。

3.变转差率调速

在交流异步电动机中，从定子传入转子的电磁功率PM 可以分成两

部分：一部分2(1)M P S P =-是拖动负载的有效功率，另一部分是转差功率S M P sP =，与转差率s 成正比，它的去向是调速系统效率高低的标志。

2.2 三相交流调压调速的工作原理

异步电动机的调压调速是指改变定子电压调速。如图2.1画出了定

子电压为1U 、'1U 、"1U ('"111U U U >>)时的机械特性。其特点是：