电机拖动课程设计--不可逆V-M双闭环直流调速系统设计精选.doc

电力拖动自动控制系统 课程设计报告 ——不可逆V-M双闭环直流调速系统设计 目录 不可逆V-M双闭环直流调速系统设计 一、任务书………………………………………………………………………3 二、概述…………………………………………………………………………4 三、工作原理……………………………………………………………………5 四、参数计算……………………………………………………………………10 五、动态设计……………………………………………………………………13 六、总结…………………………………………………………………………18 七、附录…………………………………………………………………………18 八、参考文献……………………………………………………………………18 一、任务书 不可逆V-M双闭环直流调速系统设计 一 性能指标要求： 稳态指标：系统无静差 动态指标：；空载起动到额定转速时 。 二 给定电机及系统参数： ，，，，， 主回路总电阻 主回路总电感 电机飞轮惯量 系统最大给定电压 ACR、ASR调节器限幅值调到为±8V 三 设计步骤及说明书要求： 1 画出双闭环系统结构图，并简要说明工作原理。 2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并选择变压器容量；选择晶闸管的参数并确定过流、过压保护元件参数。 3 分析触发电路及同步相位选择。 4 设计ACR、ASR并满足给定性能指标要求。 5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。 6 打印说明书（A4），打印电气原理图（A2）。并交软盘（一组）一张。 二、概述 在控制系统中如果采用比例积分调节，可使系统稳定，并有足够的稳定裕度，同时还能满足稳态性能，达到消除稳态速差的地步。也就是说，带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统，采用比例积分调节器的闭环调速系统则是无静差调速系统。采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足。为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套（或称串级）联接，(如图a)所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。我们设计的是电枢调压、磁场不可逆直流调速系统。电枢回路采用晶闸管三相全控桥式整流调压电路，速度调节器采用比例-积分（PI）结构以实现转速稳态无静差，电流超调量 5%，转速超调量 %（按退饱和方式计算）等指标，采用电流截止负反馈以限制动态过程的冲击电流从而使直流调速系统的设计变得更简单a、转速、电流双闭环直流调速系统结构图 ASR—转速调节器 ACR—电流调节器 TG—测速发电机 TA—电流互感器 UPE—电力电子变换器 三、工作原理 由于调速系统的主要被调量是转速，故把转速负反馈组成的环作为外环（主环），以保证电动机的转速准确地跟随给定值，并抵抗外来的干扰；把由电流负反馈组成的环作为内环（副环），以保证动态电流为最大值并保持不变，使电动机快速地起动、制动，同时还能起限流作用，并可以对电网电压波动起及时抗扰作用。电动机转速由给定电压来确定，转速调节器ASR的输入偏差电压为，转速调节器ASR的输出电压作为电流调节器ACR的给定信号（ASR的输出电压的限幅值决定了ACR给定信号的最大值）；电流调节器ACR的输入偏差电压，电流调节器ACR的输出电压作为触发电路的控制电压（ACR输出电压的限幅值决定了晶闸管整流电压的最大值）；控制着触发延迟角，使电动机在期望转速下运转。 第一阶段（）是电流上升阶段。突加给定电压后，经过两个调节器的跟随作用，、、都跟着上升，但是在没有达到负载电流以前，电动机还不能转动。当后，电动机开始起动。由于机电惯性的作用，转速不会很快增长，因而转速调节器ASR的输入偏差电压的数值仍较大，其输出电压保持限幅值，强迫电枢电流迅速上升。直到，，电流调节器很快就压制了的增长，标志着这一阶段的结束。在这一阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR一般不饱和。 第二阶段（）是恒流升速阶段，是起动过程中的主要阶段。在这个阶段中，ASR始终是饱和的，转速环相当于开环，系统成为在恒值电流给定下的电流调节系统，基本上保持电流恒定，因而系统的加速度恒定，转速呈线性增长。与此同时，电动机的反电动势E也按线性