电力拖动与运动控制系统课程设计双闭环直流调速系统的设计.doc

设计专题题目：双闭环直流调速系统的设计 设计主要内容和要求： 直流调速系统凭借其优良的调速性能在现场中得到了广泛使用，虽然交流电机得到了越来越多的使用，但直流调速系统的理论完全适用于交流电机调速系统的设计。 针对附录中提供的直流电机参数，进行直流电机调速系统的设计。要求该直流调速系统调速范围宽、起制动性能好、可四象限运行，具体设计内容如下。 1. 根据直流调速系统的要求，制定系统总体方案，主要包括如下方面： (1) 对现有的直流调速产品进行调查，并运行所学知识加以分析。要求必须给出一种具有代表性的直流调速产品，并给出系统控制框图； (2) 给出本设计中拟采用的主电路拓扑结构，并给出选择依据； (3) 采用数字处理器作为控制器，对目前调速系统中采用的数字处理器进行调查，并选择一款用于本系统的数字处理器。 2. 直流调速系统的主电路设计，针对总体方案中选定的主电路拓扑结构，并结合附录中提供的直流电机参数进行如下设计： (1) 功率器件的选型，要求给出依据； (2) 针对所选择的功率器件，给出其触发或驱动电路的原理图，并对驱动电路的原理简要说明； (3) 根据系统控制要求，选择相应的电压、电流和温度等传感器，要求给出具体型号； (4) 要求在主回路设计中需给出相应的保护电路。 3. 直流调速系统的控制理论 (1) 给出双闭环直流调速系统的动态结构框图； (2) 根据直流电动机和主回路参数，确定动态结构框图的具体参数； (3) 运用工程化设计方法对直流调速系统的调节器进行参数设计，要求必须给出限幅的具体参数及依据； (4) 根据设计的PI调节器参数，要求给出带有内外限幅的PI调节器的模拟量电路图； (5) 给出直流调速系统的完整结构框图。 4. 双闭环直流调速系统的Matlab仿真 (1) 根据上述双闭环直流调速系统的动态结构框图，建立Matlab仿真模型，并对调节器参数设计的合理性进行验证； (2) 运用Matlab/Simulink下的电机模型，建立基于电机模型的仿真模型，并对调节器的参数作出调整。 5. 数字控制器的设计 (1) 硬件设计：根据所选数字处理器，进行相应硬件电路的设计，要求包括PWM输出、AD采样及信号处理电路、编码器接口等； (2) 软件设计：给出双闭环直流调速系统的整体控制流程图，并给出增量式PI调节器、数字测速的程序流程框图。 指导教师签字： 日 期： 摘要 双闭环是直流调速系统的基本结构形式,是一种多环结构,其中很多方面都代表着多环控制系统的一般规律,可以推广到其他的多环系统,外环是决定系统主要性质的基本控制环,内环可以对本环的被控制量实行限制和保护,并对环内的扰动实现及时调节,改造被本环所包围的控制对象,使之更有利于外环的控制。转速电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统，分析了系统工作原理和调速性能的改善。并通过Matlab进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。 关键词：双闭环，PWM，直流调速，Matlab 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK 1 直流调速系统的总体方案 1 HYPERLINK 1.1直流调速系统 1 HYPERLINK 1.2直流调速系统产品调查：6RA70 1 HYPERLINK 1.3系统设定依据 2 HYPERLINK 1.4双闭环直流调速系统主电路拓扑结构图 3 HYPERLINK 1.5直流电机参数设计要求 3 HYPERLINK 2 直流调速系统主电路的设计 4 HYPERLINK 2.1额定电压的选择 4 HYPERLINK 2.2滤波电容 4 HYPERLINK 2.3驱动电路 4 HYPERLINK 3 直流调速系统的控制理论 6 HYPERLINK 3.1双闭环直流调速系统的原理 6 HYPERLINK 3.1.1双闭环直流调速系统的原理框图 6 HYPERLINK 3.1.2双闭环调速的工作过程 6 HYPERLINK 3.1.3双闭环直流调速系统的静特性 7 HYPERLINK 3.1.4双闭环调速系统的动态特性 7 HYPERLINK 3.1.5双闭环直流调速系统启动过程的特点 9 HYPERLINK 3.2电流调节器的设计 10 HYPERLINK 3.2.1电流环结构框图 10 HYPERLINK 3.2.2电流调节器结构的选择