配合控制有环流自动控制系统_毕业论文（设计）.docVIP

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包括触发电路和励磁回路的设计，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。接着控制电路的设计包括电流环、转速环的设计以及反馈回路（电流反馈、转速反馈）的设计。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，，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。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,最后画出了调速控制电路电气原理图。 关键词： 双闭环；转速调节器；电流调节器；α=β；有环流 目录 摘要 1 目录 2 绪论 3 1.1概述 3 1.1.1 直流调速系统的概述 3 1.1.2晶闸管-电动机直流调速系统简介 3 1.1.3配合控制有环流可逆调速系统概述 4 1.2本课题主要讨论问题 5 第1章 设计要求 6 第2章 控制系统整体方案设计 7 2.1 双闭环直流调速系统 7 2.2α=β配合控制的有环流V—M可逆调速系统 9 第3章 主回路设计 14 3.1 主回路参数计算及元器件选择（一） 14 3.1.1整流变压器的参数计算 14 3.1.2. 整流元件晶闸管的选型 15 3.2.3电抗器的设计 16 3.2.4均衡电抗器的设计 16 3.3主回路参数计算及元器件选择（二） 17 3.3.1过电压保护 17 3.3.2过电流保护 19 3.4触发回路设计 21 3.5励磁回路设计 23 第4章 控制回路设计 24 4.1 电流环设计 24 4.2转速环设计 28 4.2.1 转速调节器的设计 28 4.2.2 转速超调的抑制——转速微分负反馈 32 4.3反馈回路设计 34 4.3.1 电流反馈 34 4.3.2转速反馈设计 36 第5章 辅助回路设计 37 5.1限幅电路 37 5.2反相器 38 5.3直流稳压电源 39 5.4给定电路 40 5.5 操作回路 41 设计感想 42 致谢 43 参考文献 44 绪论 1.1概述 1.1.1 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。 1.1.2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1.1是V-M系统的简单原理图。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Uc来移动触发脉冲的相位，以改变整流电压Ud，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1.1 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