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直流电动机单闭环控制系统设计

第一章直流电动机基本控制电路

1.1基本电路

图1-1直流电动机基本控制电路

1.2各器件参数

电动机：额定数据为10KV，220V，55A，,1000r/m，电枢电阻R=0.5Ω

晶闸管触发整流装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器Y／Y联结，二次线电

压U21=230V，电压放大系数KA=44:V-M系统电枢回路总电阻R=1.0；

测速发电机：永磁式，额定数据为23.1W,110V,0.21A,1900r/m；直流稳压电源±15V。

1.3动态结构图及数学模型

直流电动机数学模型的建立：他励直流电动机在额定励磁下的等效电路绘于图1-2，

其中电枢回路总电阻R和电感L包含电力电子变换器内阻、电枢电阻和电感以及可能在

主电路中接入的其他电阻和电感，规定的正方向如图所示。假定主电路电流连续，则动态

电压方程为

(1-1)(1-1)

忽略粘性摩擦及弹性转矩，电动机轴上的动力学方程为

(1-2)

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额定励磁下的感应电动势和电磁转矩分别为

式中

包括电动机空载转矩在内的负载转矩N.m

电力拖动系统折算到电动机轴上的飞轮惯量

额定励磁下的电动机的转矩系数

电枢回路电磁时间常数

电力拖动系统机电时间常数

直流电动机动态结构图：

图1-2直流电动机动态结构框图的变换和简化

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直流电动机的基本电路的动态结构图及数学模型：

图1-3直流电动机的基本电路的动态结构图

由图可见，反馈控制闭环直流调速系统的开环传递函数是

（（（（1-3）

式中

设从给定输入作用上看，闭环直流调速系统的闭环传递函数是

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第二章系统的静态分析

2.1静态时的性能指标：要求调速范围D=10，静差率s≦5%。

2.2计算调速系统的稳态参数：

1）为满足调速系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降应为

2）求闭环系统应有的开环放大系数。

求闭环系统应有的开环放大系数。

则开环系统额定速降为

闭环系统的开环放大系数应为

3）计算转速反馈环节的反馈系数和参数。

转速反馈系数包含测速发电机的电动势系数和其输出电位器的分压

系数，即

根据测速发电机的额定数据，有

试取。如测速发电机与主电动机直接连接，则在电动机最高转速1000r/m

时，转速反馈电压为

稳态时很小，只要略大于即可，现有直流稳压电源为±15V，完全能够

满足给定电压的需要。因此，取是正确的。于是，转速反馈系数的计算结果是

电位器的选择方法如下：为了使测速