V-M双闭环不可逆直流调速系统【正文】.doc

目 录 摘 要 3 第1章 绪 论 4 1.1 直流调速系统的概述 4 1.2 研究课题的目的和意义 4 1.3 技术要求 4 1.4 设计内容 5 1.5 技术数据 5 第2章 主电路选型和闭环系统 6 2.1 整体设计 6 2.2 主电路 6 2.3 双闭环直流调速系统的静特性 7 2.4 闭环调速系统 8 2.4.1 双闭环调速系统电路原理图 9 2.4.2 双闭环直流调速系统的稳态结构图 10 2.4.3 双闭环直流调速系统数学模型 10 第3章 主电路元部件及参数计算 11 3.1 整流变压器容量计算 11 3.1.1 次级电压U2 11 3.1.2 次级电流I2和变压器容量 12 3.2 晶闸管的电流及电压定额计算 12 3.2.1 晶闸管额定电压UTN 12 3.2.2 晶闸管额定电流IN 13 3.3 平波电抗器电感量计算 13 3.4 保护电路的计算 14 3.4.1 过电压保护 14 3.4.2 过电流保护 16 第4章 驱动控制电路设计 18 4．1 晶闸管的触发电路 18 4．2 脉冲变压器的设计 19 第5章 双闭环系统调节器动态设计 21 5.1 电流调节器 21 5.1.1 时间常数的确定 21 5.1.2 电流调节器结构的选择 21 5.1.3 电流调节器的参数计算 22 5.1.4 近似条件校验 22 5.1.5 电流调节器的实现 23 5.2 转速调节器 23 5.2.1 时间常数的确定 23 5.2.2 转速调节器结构的选择 23 5.2.3 转速调节器的参数计算 24 5.2.4 近似条件校验 24 5.2.5 转速调节器的实现 24 5.2.6 校核转速超调量 25 设计总结 26 参考文献 27 附 录 28 摘 要 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角α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。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析，最后画出了调速控制电路的电气原理图。 关键词： 双闭环； 转速调节器；电流调节器 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，在不可逆脉宽调速、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 1.3 技术要求 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），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s≤2） 3.动态性能指标：转速超调量δn＜8%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s 4.系统在5%负载以上变化的运行范围内电流