任国翔VM双闭环直流可逆调速系统设计.docxVIP

基于DSP技术的直流电机控制课程名称：电力拖动自动控制系统任课教师：李敏所在学院：信息技术学院专业：电气工程及其自动化班　　级：三班学生姓名：任国翔学　　号：20094073302中国·大庆2012年 7 月目录基于DSP技术的直流电机控制1一、设计任务及要求41.1技术数据41.2设计要求4二、双闭环调速系统的总体设计4三、主电路的设计73.1主电路电气原理图及其说明73.2平波电抗器参数的计算：83.3变压器参数的计算83.4晶闸管元件参数的计算93.5保护电路的设计10四、电流调节器设计104.1电流环结构框图的化简104.2电流环参数的计算124.2.1确定时间常数124.2.2电流调节器结构的选择124.2.3计算电流调节器参数134.2.4校验近似条件134.2.5计算调节器电阻和电容14五、转速调节器的设计155.1转速环结构框图的化简155.2转速环参数的计算165.2.1确定时间常数165.2.2选择转速调节器结构175.2.3计算转速调节器参数175.2.4检验近似条件175.2.5计算调节器电阻和电容185.2.6校核转速超调量18六、系统建模及仿真实验196.1 MATLAB仿真软件介绍196.2 双闭环建模196.3 双闭环仿真206.4 仿真波形216.4.1 空载时波形216.4.2满载时波形217总结与体会22参考文献23附录24摘要直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，在一定程度上满足了生产要求。 V-M双闭环直流调速系统是晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），系统通过调节器触发装置GT的控制电压Uc来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。本次课设用实际电动机和整流装置数据对V-M双闭环直流调速系统进行设计，建模与仿真。一、设计任务及要求1.1技术数据直流电动机：PN=3KW , UN=220V , IN=17.5A, nN=1500r/min , Ra=1.25Ω堵转电流Idbl=2IN, 截止电流Idcr=1.5IN，GD2=3.53N.m2三相全控整流装置：Ks=40 , Rrec=1. 3Ω平波电抗器：RL=0. 3Ω电枢回路总电阻 R=2.85Ω ，总电感 L=200mH , 滤波时间常数：Toi=0.002s , Ton=0.01s,其他参数：Unm*=10V ,Uim*=10V , Ucm=10Vσi≤5% , σn≤101.2设计要求(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续二、双闭环调速系统的总体设计改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。尽管电枢反接需要较大容量的晶闸管装置，但是它反向过程快，由于晶闸管的单向导电性，需要可逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路，电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电；反转时，由反组晶闸管装置VR供电。如图1所示两组晶闸管分别由两套触发装置控制，可以做到互不干扰，都能灵活地控制电动机的可逆运行，所以本设计采用两组晶闸管反并联的方式。并且采用三相桥式整流。虽然两组晶闸管反并联的可逆V-M系统解决了电动机的正、反转运行的问题，但是两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，，称作环流，一般地说，这样的环流对负载无益，只会加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率。环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。为了防止产生直流平均环流，应该在正组处于整流状态、Udof 为正时，强迫让反组处于逆变状态、使Udor为负，且幅值与Udof相等，使逆变电压Udor把整流电压Udof顶住，则直流平均环流为零。于是又由于其中，分别为VF和VR的控制角。由于两组晶闸管装置相同，两组的最大输出电压是一样的，因此，当直流平均环流为零时，应有如果反组的控制角用逆变角表示，则按照这样控制就可以消除环流。图2-1两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路系统设计的一般原则为：先内环后外环。即从内环开始，逐步向外扩展。在这里，首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。图2-2为转速、电流双闭环调速系统的原理图，图2-3为双闭环调速系统的结构图。图中两个调节器ASR和ACR分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转