带电流截止负反馈地转速单闭环直流调速系统设计.docx

实用标准 实用标准 文案大全 文案大全 一、 绪论 科学技术的发展日新月异，科技产品涵盖着我们生活的方方面面。电动机作为一种便利的带动工具，是我们生活和工业生产中重要的不可缺少的一部分， 人类的生产生活已经离不开它。对于我们来说，如何高效精确地控制电机的运转， 并且最低的成本去实现，才是我们最值得深入研究的课题。 直流电动机具有良好的起、制动性能，方便控制，易于实现，宜于在大范围内平滑调速，并且直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，是研究其它调速系统的基础。在直流电动机中，带电流截止负反馈直流调速系统应用也较为广泛， 其广泛应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制中，虽然，在调速的高效性方面存在着局限性，但综合各方面来看，它任然有它独特的运用前景。 设计的目的和意义 应用所学的直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动系统的初步设计。 学会应用 MATLAB 软件，建立数学模型对控制系统进行仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响； 在理论设计与仿真研究的基础上，应用 Protel 进行控制系统的设计，为毕业设计打下基础。 设计要求 本课程设计的对象是： 直流电机：2.2kW，220V，12.5A，1500 转/分。电枢电阻 1.2 ? ，整流装置内阻 1.5 ? ，触发整流环节的放大倍数为 35，堵转电流 dbl N dcr NI ? 2I ，临界截止电流I ? 1.2I 。 dbl N dcr N 单闭环调速系统。其主要内容为： 测定综合实验中所用控制对象的参数（由实验完成）； 根据给定指标设计带电流截止负反馈的转速调节器，并选择调节器参数和具体实现电路。 按设计结果组成系统，以满足给定指标。 研究参数变化对系统性能的影响。 在时间允许的情况下进行调试。 设计对象及有关数据 （1）完成理论分析： a.调速范围 D＝20，静差率 S≤10％； b.转速超调σn≤10%(在额定转速时)； c.动态速降小于 10％。 d.振荡次数小于 2 次； ①进行系统参数计算，完成转速调节器及电流截止负反馈的结构与参数设计； ②对整个调速系统的动态性能进行分析； （2）完成系统电气原理图的设计 ①晶闸管－电动机系统主电路设计 ②晶闸管整流电路方案的讨论和选择。 ③整流变压器额定容量、一次侧和二次测电压、电流的选择。 ④晶闸管的选择及晶闸管保护电路的选择。 ⑤平波电抗器的计算与选择。 ⑥触发电路的选择。 ⑦ 测速发电机的选择及有关元件的选择与计算。 ⑧完成系统电气原理图的设计。 二、带电流截止负反馈的闭环直流调速 系设计方案的选择 普通闭环直流调速系统及其存在的问题 起动的冲击电流---直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施， 会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。 闭环调速系统突加给定起动的冲击电流---采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的 1+k 倍。这时，由于放大器和变换器的惯性都很小，电枢电压一下子就达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。 堵转电流---有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下去，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。 限流保护—电流截止负反馈的提出 为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本不变， 就应该引入那个物理量的负反馈。那么，引入电流负反馈，应该能够保持电流基本不变，使它不超过允许值。通过对电流负反馈和转速负反馈的分析。考虑到， 限流作用只需在起动和堵转时起作用，正常运行时应让电流自由地随着负载增 减，采用电流截止负反馈的方法，则当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。 直流调速系统调速方案的分析比较与选择 调节电动机的转速有三种方法： 调节电枢供电电压 U。 减弱励磁磁通Φ。 改变电枢回路电阻 R。 对于要求在一定范围内的无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。 变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源。常用的可控直流电源有三种： 旋转变流机