某矿用电机车双闭环逻辑无环流可逆直流 调速系统电流调节器及转速调节器的设计.doc

太原理工大学阳泉学院 电力拖动自动控制系统 课程设计 设计题目：某矿用电机车双闭环逻辑无环流可逆直流 调速系统电流调节器及转速调节器的设计 专 业： 自 动 化 班 级： 06自 动 化 学 号： 060712013 姓 名： 刘 炤 贤 目 录 第一章 设计任务及内容............................1 第二章 主电路选型和闭环系统的组成................2 第三章 双闭环调节器的动态设计及参数计算..........4 一 电流调节器的设计及参数计算计算............4 1 电流调节器原理图..........................4 2 电流调节器参数选择........................6 二 转速调节器................................6 1 转速调节器原理图..........................7 2 转速调节器参数选择........................7 设计心得..........................................9 参考文献.........................................10 第一章 设计任务及内容 一、设计题目： 某矿用电机车双闭环逻辑无环流可逆直流调速系统电流调节器及转速调节器的设计 二、设计要求 1、选择控制系统的控制方案。 2、画出系统控制图并计算有关参数。 3、设计电流调节器、转速调节器，选择相关的电路元件。如果采用微机控制，则要求确定算法及软件流程图。 三、设计任务 1、任务：为某矿用电机车设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流双闭环调速系统，且拟定该系统由大功率晶体管调制放大器给电动机供电。 2、该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作。 3、动态性能指标：转速超调量δn＜8%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s 。 4、系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。 5、调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。 技术数据： 晶闸管整流装置：Rrec=0.032ΩΩ，Ks=45-48。 负载电机额定数据：Pn=90KW，Un=440V，In=220A，nN=1800r/min，Ra=0.088Ω，λ=1.5。 系统主电路：R∑=0.12Ω，Tl=0.017s, Tm=0.1s 。 电流反馈系数：β=0.05V/A（≈10V/1.5In）； 转速反馈系数：α=0.007 min/r（≈10V/ nn）。 第二章 主电路选型和闭环系统的组成 一 、系统方案图及原理 逻辑无环流可逆调速系统的主回路由两组反并联得到三相全控 整流桥VF、VR组成，两组可控整流桥之间可省去限制环流的均衡电抗器，电枢回路仅串接一个平波电抗器L。 控制系统主要由给定器G，零速封锁器DZS，转速调机器ASR,电流调节器ACR，反号器AR，转矩极性鉴别器DPT，零电流检测器DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器GT，电流变换器FBR，过流保护器FA，速度变换器FBS，正反组脉冲放大器AP1、AP2等组成。 正向启动时，给定电压为正电压，无环流逻辑控制器DLC的输出端为“0”态，开放正组桥触发脉冲，正组桥工作，主回路流过正向电流，使电动机正向运行。与此同时，为“1”态，封锁反组桥触发脉冲。 减小给定时， ，使反向，整流装置进入本桥逆变状态，使主回路电流减小。电流过零后，，输出状态转换，变为“1”态，为“0”态，即进入它桥制动状态，使电动机降到设定转速后再切换成正向运行。如果=0，则电动机停止运行。 反向运行时，为“1”态，为“0”态，反向桥工作，电动机反向运行。 无环流逻辑控制器DLC的输出保证在任何情况下两组桥都不会同时触发，始终是一组工作，另一组封锁，系统工作过程中不会出现环流。 双闭环系统调节器的动态设计及参数计算 一、电流调节器的设计及参数计算 电流环的动态结构框图,如图3-1 图3-1：电流环的动态结构框图 1、电流调节器原理图 含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型电流调节器原理图如图3-2所示。图中为电流给定电 压，-为电流负反