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《电力电子技术》课程设计说明书
直流调速系统设计
院 、部:电气与信息工程学院
学生姓名: 曾柏阳
指导老师:陆秀令 职称:教授
专 业:电气工程及其自动化
班 级: 电气本1101班
学 号: 11401240124
摘 要
直流调速系统有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点,所以获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手,建立双闭环直流调速系统的数学模型。然后按照自动控制原理,利用SIMULINK对系统进行了各种参数给定下的仿真,通过仿真获得了参数整定的依据。整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。在理论分析和仿真研究的基础上,本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统。对系统的性能指标进行了实验测试,表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠,具有较好的静态和动态性能,达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计,并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。
关键词: 直流调速系统;调节器;双闭环系统;仿真;整流
目 录
摘要
1 整流电路与双闭环直流调速系统的工作原理 1
1.1双闭环直流调速系统的介绍1
1.2三相桥式全控整流电路的原理2
2 系统设计方法及步骤6
2.1三相桥式整流电路仿真模型建立和参数设置6
(1)三相桥式全控整流电路的分析6
(2)三相桥式整流电路的仿真6
2.2系统设计参数7
直流电机控制系统设??参数7
(2) 环境条件7
2.3电流环设计7
(1)确定时间常数7
(2) 选择电流调节器结构7
2.4转速环设计7
(1) 确定时间常数7
(2) 选择转速调节器结构7
3 Matlab和Simulink简介8
3.1 Matlab简介8
3.2 Simulink简介8
4 Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析10
4.1带阻感性负载三相桥式全控整流电路的仿真分析10
4.2直流调速系统的仿真11
(1) 开环直流调速系统的仿真11
(2) 单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真12
(3) 双闭环直流调速系统定量仿真14
5 三相桥式全控整流直流不可逆调速系统的电气原理总图16
总结17
参考文献
PAGE \* MERGEFORMAT 21
1 整流电路与直流调速系统的工作原理
1.1 双闭环直流调速系统的介绍
双闭环调速系统的工作过程和原理:启动阶段,电动机的实际转速低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号,经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值, 电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后, 速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始起作用。对负载引起的转速波动,速度调节器输入端产生的偏差信号将随时通过速度调节器、电流调节器来修正触发器的移相电压,使整流桥输出的直流电压相应变化,从而校正和补偿电动机的转速偏差。另外电流调节器的小时间常数, 还能够对因电网波动引起的电动机电枢电流的变化进行快速调节,可以在电动机转速还未来得及发生改变时,迅速使电流恢复到原来值,从而使速度更好地稳定于某一转速下运行。
图1 转速、电流双闭环直流调速系统
1.2 三相桥式全控整流电路的原理
(1) 主电路设计及原理
图2??三相桥式全控整理电路原理图
将其中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、 VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。此外,习惯上希望晶闸管按从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个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5, 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析
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