自动控制系统程设计.docVIP

华南理工大学广州学院电信工程系自动化专业 自动控制系统课程设计任务书(题目号) 一．课程设计题目： 晶闸管转速、电流双闭环调速系统设计 二．课程设计内容： 设计一转速、电流双闭环直流调速系统，采用他励直流电动机、 晶闸管三相全控桥式整流电路，其数据如下： 直流电动机电流过载系数取1.5，电枢电阻计算系数取0.5，电机轴上总转动惯量86; 晶闸管触发与整流装置的放大系数 =30 ；三相供电线电压380V，相电压220V，电网波动系数b=0.95； 额定转速时的给定电压=10 V； 调节器饱和输出电压 10 V； 调速范围 D=10; 系统的静、动态性能指标：无静差，电流超调量,空载起动到额定转速时的转速超调量。 三．课程设计要求： 1. 进行晶闸管整流器主电路形式选择、整流变压器的选择(二次电压、电流、变压器视在功率)、整流器件的选择、平波电抗器的选择、触发电路的选择； 2.系统各主要参数的估计与计算（整流器内阻、平均失控时间、电枢回路总阻、电枢回路总电感、电机电势常数、转矩常数、电磁时间常数、机电时间常数、电流反馈滤波时间常数、转速反馈滤波时间常数、 转速反馈系数、电流反馈系数） 3．设计电流调节器并作性能指标校验； 4．设计转速调节器并作性能指标校验； 5．计算空载起动到最低转速时的转速超调量； 6. 对设计的系统进行MATLAB仿真； 7．绘制系统线路图（主电路、触发电路、控制电路）。 四 设计完成后应缴交设计说明书一分，包括上述设计基本内容、计算过程、线路图、结论及心得体会。 五 设计完成期限：本设计任务书于2012年2月20日发出，2012年3月9日上交设计说明书。 设计者： 专业教研组主任：彭康拥 批准；指导教师：方昌始 彭康拥 签发 一．晶闸管整流器设计 6 1. 进行主电路形式选择： 6 2整流变压器的选择： 6 3.整流器件的选择： 10 二 .系统各主要参数的估计与计算 16 三 电流调节器和转速调节器的工程设计思路 19 （一）电流调节器的设计 22 （二）转速调节器的设计 25 (三) 校验 29 2.性能指标校验： 30 四 MATLAB结构图仿真 31 五 系统线路图（主电路、触发电路、控制电路）。 32 主电路 32 触发电路 33 控制电路 34 六 结论及心得体会 35 一．晶闸管整流器设计 进行主电路形式选择： 整流器主电路联结形式的确定：整流器主电路联结形式多种多样，选择时应考虑以下情况： （1）.可供使用的电网电源相数及容量；（2）.传动装置的功率； （3）.允许电压和电流脉动率；（4）. 传动装置是否要求可逆运行，是否要求回馈制动； 本设计任务已规定采用晶闸管三相全控桥式整流电路，具有以下特点： 变压器 利用率 直流侧 脉动情况 元件利用率（导通角） 直流 磁化 波形畸变（畸变系数） 应用场合 三相全控桥式 好（0.95） 较小（m=6） 较好 （120°） 无 较小（0.955） 应用范围广 三相全控桥式计算系数 整 流 变 压 器 二次相电流计算系数 =0.816 换相电抗压降系数 =0.5 一次相电流计算系数 =0.816 整流电压计算系数 =2.34 视在功率计算系数 =1.05 晶 闸 管 电压计算系数 =2.45 漏抗计算系数 =1.22 电流计算系数 =0.367 漏抗折算系数 =2 电阻折算系数 =2 2整流变压器的选择： 整流变压器一次侧接交流电网，二次侧连接整流装置。整流变压器的选择主要内容有连接方式、额定电压、额定电流、容量等。 （1）整流变压器的作用和特点 1）整流变压器的作用：变换整流器的输入电压等级。由于要求整流器输出直流电压一定，若整流桥路的交流输入电压太高，则晶闸管运行时的触发延迟角需要较大；若整流器输入电压太低，则可能在触发延迟角最小时仍不能达到负载要求的电压额定值。所以，通常采用整流变压器变换整流器的输入电压等级，以得到合适的二次电压。实现电网与整流装置的电气隔离，改善电源电压波形，减少整流装置的谐波对电网的干扰。 2）整流变压器的特点：由于整流器的各桥臂在一周期内轮流导通，整流变压器二次绕组电流并非正弦波（近似方波），电流含有直流分量，而一次电流不含直流分量，使整流变压器视在功率比直流输出功率大。当整流器短路或晶闸管击穿时，变压器中可能流过很大的短路电流。为此要求变压器阻抗要大些，以限制短路电流。整流变压器由于通过非正弦电流引起较大的漏抗压降，因此它的直流输出电压外特性较软。整流变压器二次侧可能产生异常的过电压，因此要有很好的绝缘。 3）整流变压器的联结方式 （2）.整流变