电力拖动运动控制系统课程设计.doc

课程设计报告 题 目 V-M双闭环直流调速系统 学生学院 自动化学院 专业班级 07自动化4班 学 号_ 3107000975 学生姓名_ 龙达鑫 指导教师__ 谢莉萍 2011 年 4 月 12日 目录 目录 2 1.概述 3 2．设计任务和要求 4 2.1任务和要求： 4 2.1.1任务 4 2.1.2.要求 4 2.2设计思路 4 2.2.1. 4 2.2.2 4 2.2.3 4 3.系统电路结构设计 5 3.1方案论证 5 3.2 主电路和控制电路设计 6 3.2.1．主电路设计 6 3.2.2．给定电压设计电路 7 3.2.3．他励直流电动机励磁回路设计 7 3.2.4．控制电路设计 8 4．系统设计 11 4.1 电流调节器(ACR)设计 11 4.1.1 确定时间常数 11 4.1.2．选择电流调节器结构 11 4.1.3．计算电流调节器参数 12 4.1.4．校验近似条件 12 4.1.5计算调节器电阻和电容 12 4.2 速度调节器(ASR)设计 13 5．系统仿真 15 5.1用MATLAB进行仿真 15 5.2仿真结果 16 6．总结 18 7．参考文献 18 附录： 18 1.概述 直流电动机拖动控制系统在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。这主要由于直流电机具有良好的起，制动性能，宜于在大范围内平滑调速，并且直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。 由于要对电机进行稳定的转速控制，双闭环直流调速系统是现今在工业生产中应用最广泛的调速装置。该装置转速控制稳定，抗干扰能力强。但由于直流系统的本身缺陷，为得到较大的调速范围，自动控制的直流调速系统往往采用变压调速为主。而在变压整流装置中应用最广的是三相全控桥式整流。这是用于三相全控桥式整流器输出直流电流的谐波小，脉动电流小，电流连续性好，往往只需要平波电抗器就可以输出稳定直流。可保证电机稳定运行不会有较大的脉动转矩，不仅保证了拖动系统的稳定性同时对直流电机的损耗也小。 本设计根据题目要求设计双闭环直流调速系统，采用三相全控桥整流电路，利用工程设计方法对转速调节器和电流调节器进行设计，以达到题目设计的要求。并且绘制整个调速系统的电路原理图，详细的分析各个模块的功能与应用，最后建立动态数学模型并用MATLAB对其仿真，使仿真结果达到设计要求。 2．设计任务和要求 2.1任务和要求： 2.1.1任务 试设计一双闭环V-M直流调速系统。采用三相桥式全控整流电路，二次相电压有效值。已知他励直流电动机参数为：=10kW，=220V，=53.3A，=1500r/min，主回路总电阻等于电枢绕组电阻，即=0.3，电枢回路电磁时间常数，系统机电时间常数，系统飞轮力矩，转速和电流给定电压最大值分别为 。 2.1.2.要求 按工程设计方法设计，要求调速系统的电流超调量，空载起动到额定转速时的转速超调量，其过渡过程时间，堵转电流 =2.0，稳态无静差。 2.2设计思路 2.2.1.设计一个不可逆V-M双闭环直流调速系统，进行系统总体结构设计。 2.2.2.用工程设计方法进行设计，决定ASR和ACR结构并选择参数。 2.2.3.设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及建立系统动态数学模型，写出设计过程。 3.系统电路结构设计 3.1方案论证 双闭环直流调速系统控制原理图如图1所示速度调节器根据转速给定电压和速度反馈电压的偏差进行调节，其输出是电流的给定电压（对于直流电动机来说，控制电枢电流就是控制电磁转矩，相应的可以调速）。电流调节器根据电流给定电压和电流反馈电压的偏差进行调节，其输出是功率变换器件（三相全控整流装置）的移向触发脉冲控制信号。通过控制电压进而调节整流装置的输出，即电机的电枢电压，也就是理想空载平均输出电压。因为电动机机械惯性大于电磁惯性，电压的调节可以认为是瞬时完成,而速度的变化需要过渡时间，因此电动机转速不能突变，电枢电压改变后，电枢电流跟着发生变化。由他励直流电动机转矩特性知，相应的电磁转矩也跟着变化，由，只要与不相等那么转速n会相应的变化,电机将加速或者减速。整个过程到电枢电流产生的转矩即电磁转矩与负载转矩达到平衡，n不变后，达到稳定。 图1系统电气原理框图 图2双闭环直流调速系统控制原理图 在双闭环直流调速系统中，转速和电流调节器的结构选择与参数设计