直流调速系统设计与仿真论文草案毕业设计.doc

直流调速系统设计与仿真论文草案毕业设计 第1章 绪论 5 1.1 直流调速系统的形成及发展概况 5 1.2 课题的提出及研究意义 6 1.3 课题分析与研究计划 8 1.4 社会经济效益 8 第2章 晶闸管直流调速系统开环特性 10 2.1 直流调速系统的动态指标 10 2.2 晶闸管电动机直流调速系统存在的问题 12 2.3 晶闸管开环直流调速系统与开环机械特性 13 第3章 转速负反馈单闭环直流调速系统的分析 17 3.1 转速负反馈单闭环直流调速系统的问题的提出 17 3.2 闭环调速的特性 19 3.3 开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系 20 3.4 转速负反馈控制的规律 22 3.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析 24 3.6 反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件 25 3.7 关于PI调节器 25 3.8 无静差直流调速系统及其稳态参数计算 28 第4章 转速、电流双闭环调速系统及特性 31 4.1 转速、电流双闭环调速系统的工作原理 31 4.2 双闭环直流调速系统的组成 33 4.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 34 4.4双闭环直流调速系统的数学模型 35 4.5双闭环直流调速系统的起动过程分析 36 4.6双闭环直流调速系统的动态性能分析 38 4.7双闭环直流调速系统两个调节器的作用 39 第5章 硬件实验部分 40 5.1 不可逆单闭环直流调速系统静特性实验 40 5.1.1实验前的准备 40 5.2 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验 42 5.2.1实验前的准备 42 5.2.2实验的操作 43 第6章 直流调速系统的软件仿真部分 47 6.1 晶闸管开环直流调速系统仿真 47 6.1.1 系统的建模和参数设置 47 6.1.2系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 52 6.1.3 仿真的结论 55 6.2 转速负反馈单闭环直流调速系统的仿真 55 6.2.1 转速负反馈有差直流调速系统仿真 55 6.2.2 转速负反馈无静差单闭环直流调速系统仿真 60 6.3 转速、电流双闭环直流调速系统仿真 62 6.3.1 系统的建模与仿真参数的设置 62 6.3.2 系统的仿真与结果分析 63 结论 65 参考文献 66 致 谢 67 附录Ⅰ 单闭环晶闸管不可逆直流调速实验接线图 68 附录Ⅱ 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验接线图 69 第1章 绪论 1.1 直流调速系统的形成及发展概况 1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河。后来出现了水银整流器，它把水银封于管内，利用对其蒸汽的电弧可对大电流进行控制，其性能和晶闸管相似。在30年代到50年代，是水银整流器发展迅速并大量应用的时期。广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所以及轧钢用直流电动机传动，甚至用于直流输电。这一时期，整流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在晶闸管出现以后的相当一段时期内，所使用的电路形式仍然是这些形式。在这一时期，把交流变为直流的方法除水银整流器外，还有更早的电动机-直流发电机组，即变流机组。和旋转变流机组相对应，静止变流器的称呼从水银整流器开始而沿用至今。 1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的革命。最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管。晶闸管出现后，由于其优越的电气性能和控制性能，使之很快就取代了水银整流器和旋转交流机组，并且其应用范围也迅速扩大。电化学工业、铁道电气机车、钢铁工业（轧钢用电气传动、感应加热等）、电力工业（直流输电、无功补偿等）的迅速发展也有力地推动了晶闸管的进步。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。晶闸管是通过对门极的控制能够将其导通而不能使其关断的器件，因而属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式。 机组供电的直流调速系统在20世纪60年代以前曾广泛地使用着，但该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，因此设备多，体积大，费用高，效率低，安装须打地基，运行有噪声，维护不方便。为了克服这些缺点，在60年代以后开始采用各种静止式的变压或变流装置来替代旋转变流机组。 采用晶闸管或汞弧整流器的离子拖动系统是最早应用静止式变流装置供电的 直流调速系统。它虽然克服了旋转变流机组的许多缺点，而且还大大缩短了响应时间，但闸流管容量小，汞弧整流器造价较高，维护麻烦，万一水银泄漏，将会污染环境，危害人身健康。1957年，晶闸管（俗称可控硅整流元件，简称“可控硅”）问世，到了20世纪60年代，已生产出成套的晶闸管整流装置，逐步取代了旋转变流机组和离子拖动变流装置，使变流技术产生了根本性的变革。通过调节触发装置GT的控制