电力电子转速单闭环直流调速系统设计报告(最终稿).doc

JIU JIANG UNIVERSITY 电力电子技术 课程设计 题 目 转速负反馈单闭环有差直流调速系统 院 系 电子工程学院 专 业 自动化 姓 名 王强 年 级 电A113201(13) 指导教师 张波 2014年 6 月 摘 要 运动控制系统中应用最普遍的是自动调速系统。自动调速系统主要包括直流调速系统和交流调速系统。在高性能的拖动技术领域中，相当长时间内基本采用直流电力拖动系统。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速，已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负载机械特性的的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。 本文以直流电动机为对象对系统在单闭环控制的进行了深入的分析研究，并用计算机仿真工具MATLAB的Simulink工具箱对系统模型进行了仿真研究。关键词：直流电机调速；单闭环MATLAB仿真目 录 引 言 1 1 设计任务及要求 2 1.1 设计任务 2 1.2 设计要求 2 2 设计方案论证 3 3 设计电路的原理分析 4 3.1 单闭环控制的直流调速系统的组成 4 转速单闭环直流电机调速系统的静 5 3.3 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析 7 8 4 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的仿真模型 9 4.1 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的建模 9 4.2 仿真模型使用模块提取的路径及其参数设置 9 5 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的仿真及分析 11 5.1 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的仿真 11 5.2 转速负反馈单闭环有差直流调速系统的仿真结果分析 11 结论 12 参考文献 13 引 言 三十多年来，直流电机调速经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以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。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。 在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。单闭环调速系统 本课题以直流电动机为对象，第一部分为单闭环控制直流调速系统部分，研究单闭环(转速负反馈)有静差工作系统静特性并进行相关分析。第部分为软件仿真部分，用MATLAB软件对系统性能进行仿真研究，对仿真结果分析、研究，验证控制方案的合理性。 1 设计任务及要求 1.1 设计任务 本设计转速负反馈单闭环有差直流调速系统是由六脉冲发生器、三相桥式整流装置和直流电动机组成。通过调节六脉冲发生器，可以给三相桥式整流装置提供六脉冲信号，三相桥式整流装置给直流电动机提供电源，偏差信号给电动机提供转速1000r/min要求，可以对直流电动机的转速进行控制，通过仿真可以观察到电机转速稳定于给定的转速大小。 1.2 设计要求 任何一台需要控制调速的设备，其生产工艺对调速性能都有一定的要求。例如，最高转速与最低转速之间的范围，是有级调速还是无级调速，再稳态运行时允许转速波动的大小，从正转运行变到反转运行的时间间隔，突加或突减负载时允许的转速波动，运行停止时要求的定位精度等等。归纳起来，对于调速系统转速控制的要求有以下三个方面： （1）调速。在一定的最高转速和最低转速范围内，分档地(有级)或平滑地(无级)调节转速。 （2）稳速。以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的速度波动，以确保产品质量。 （3）加、减速。频