运动控制系统课程设计不可逆vm双闭环直流调速系统设计_毕业论文.doc

运动控制系统课程设计说明书 设计题目 不可逆V-M双闭环直流调速系统设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 华北理工大学电气工程学院 2016年12月18日 目录 一、任务书 2 二、概述 3 三、工作原理 3 1．电流调节器ACR原理（图c） 5 2．转速调节器ASR原理（图d） 5 3．直流电动机 5 4.平波电抗器 7 5.同步脉冲触发器 7 6．测速发电机 7 ７.锯齿波触发电路 8 1．整流变压器容量的计算 8 ２．晶闸管关断过电压阻容保护 10 ３．过流时调节器保护 10 4．保护装置的选择 11 五、动态设计 11 １．电流调节器的设计 12 （１）．确定时间常数 13 （２）．选择电流调节器结构 13 （３）．计算电流调节器参数 13 （４）．校验近似条件 14 （５）．计算调节器电阻和电容 14 ２．转速调节器 15 （１）．确定时间常数 15 （２）．选择转速调节器结构 15 （３）．计算转速调节器参数 15 （４）．检验近似条件 16 （５）．计算调节器电阻和电容 16 （６）．校核转速超调量 16 六、总结 17 七、附录： 17 八、参考文献 18 一、任务书 说明书评定成绩 答辩成绩 设计总成绩成绩 题目一：不可逆V-M双闭环直流调速系统设计 (一) 性能指标要求： 稳态指标：系统无静差 动态指标：；空载起动到额定转速时。 (二)给定电机及系统参数 ，，，，，主回路总电阻 主回路总电感 系统飞轮惯量 系统最大给定电压 ACR、ASR调节器限幅值调到为， (三) 设计步骤及说明书要求 1 画出双闭环系统结构图，并简要说明工作原理。 2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并选择变压器容量；选择晶闸管的参数并确定过流、过压保护元件参数。 3 分析触发电路及同步相位选择。 4 设计ACR、ASR并满足给定性能指标。 5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。 6打印说明书（A4） 二、概述 我们设计的是电枢调压、磁场不可逆直流调速系统。电枢回路采用晶闸管三相全控桥式整流调压电路，速度调节器采用比例-积分（PI）结构以实现转速稳态无静差，电流超调量 5%，转速超调量 10%（按退饱和方式计算）等指标，采用电流截止负反馈以限制动态过程的冲击电流，从而使不可逆V－M双闭环直流调速系统的设计变得更简单。 图 a、转速、电流双闭环直流调速系统结构图 ASR—转速调节器 ACR—电流调节器 TG—测速发电机 TA—电流互感器 UPE—电力电子变换器 三、工作原理 由于调速系统的主要被调量是转速，故把转速负反馈组成的环作为外环（主环），以保证电动机的转速准确地跟随给定值，并抵抗外来的干扰；把由电流负反馈组成的环作为内环（副环），以保证动态电流为最大值并保持不变，使电动机快速地起动、制动，同时还能起限流作用，并可以对电网电压波动起及时抗扰作用。电动机转速由给定电压来确定，转速调节器ASR的输入偏差电压为，转速调节器ASR的输出电压作为电流调节器ACR的给定信号（ASR的输出电压的限幅值决定了ACR给定信号的最大值）；电流调节器ACR的输入偏差电压，电流调节器ACR的输出电压作为触发电路的控制电压（ACR输出电压的限幅值决定了晶闸管整流电压的最大值）；控制着触发延迟角，使电动机在期望转速下运转。 第一阶段（）是电流上升阶段。。 第二阶段（）是恒流升速阶段。 第三阶段（以后）是转速调节阶段。 图 b.双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形 1．电流调节器ACR原理（图c） 当转速调节器起主导作用时，ACR力图使尽快地跟随给定值，是一个电流随动系统。 图c、PI型电流调节器原理图 2．转速调节器ASR原理（图d） 当输入偏差减小到零时，其输出由于积分作用还维持在限幅值，电动机仍加速，转速超调。 图d、PI型转速调节器原理图 3．直流电动机 在电动运行时，转速稍低，Ea﹤U,电流方向由电网顺电压U方向流向电机。 （1）．他励直流电动机的等效电路图 （2）．额定励磁下直流电动机动态结构图 在零初始条件下，去等式两侧的拉氏变换，得电压与电流间的传递函数， 电流与电动势的传递函数 （3）．整个电动机的动态结构图 当时，结构图化简为 当时，结构图化简为 4.平波电抗器 再V-M系统中，脉动的电流会增加电机的发热，同时也增加脉动转矩，对机械产生不利。为了避免或减轻这种影响，需采