转速电流双闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计(课程设计完整版).docVIP

湖南科技大学

信息与电气工程学院

《课程设计报告》

题目：转速电流双闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计

专业：电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

任务书

题目

转速电流双闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计

时间安排

2013年下学期17,18周

目的：

应用所学的交、直流调速系统的根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，进行运动控制系统的初步设计。

应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。

在原理设计与仿真研究的根底上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的根底。

要求：电动机能够实现可逆运行。要求静态无静差。动态过渡过程时间，电流超调量，空载起动到额定转速时的转速超调量。

总体方案实现：主电路选用直流脉宽调速系统，控制系统选用转速、电流双闭环控制方案。主电路采用25JPF40电力二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器。其中属于脉宽调速系统特有的局部主要是UPM、逻辑延时环节DLD、全控型绝缘栅双极性晶体管驱动器GD和PWM变换器。系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反应作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反应作用保持转速稳定，最终消除转速偏差。

从而使系统到达调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速到达给定值；稳态运行时，转速负反应外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。

指导教师评语：

评分等级：〔〕

指导教师签名：

一、设计目的

应用所学的交、直流调速系统的根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，进行运动控制系统的初步设计。

1、应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。

2、在原理设计与仿真研究的根底上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的根底。

二、系统设计参数

1、直流电动机控制系统设计参数：〔直流电动机(1)〕

输出功率为:7.5Kw电枢额定电压220V

电枢额定电流36A额定励磁电流2A

额定励磁电压110V功率因数0.85

电枢电阻0.2欧姆电枢回路电感100mH

电机机电时间常数2S电枢允许过载系数1.5

额定转速1430rpm

2、环境条件：

电网额定电压:380/220V，电网电压波动:10%

环境温度:-40~+40摄氏度，环境湿度:10~90%

3、控制系统性能指标：

电流超调量小于等于5%

空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%

调速范围D＝20，静差率小于等于0.03.

4、设计内容和数据资料

某直流电动机拖动的机械装置系统。

主电动机技术数据为：

,，，电枢回路总电阻，机电时间常数，电动势转速比，Ks=40，，Ts=0.0017ms，电流反应系数，转速反应系数，试对该系统进行初步设计。

5、技术指标要求

电动机能够实现可逆运行。要求静态无静差。动态过渡过程时间，电流超调量，空载起动到额定转速时的转速超调量。

主电路方案和控制系统确定

主电路选用直流脉宽调速系统，控制系统选用转速、电流双闭环控制方案。主电路采用25JPF40电力二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器。其中属于脉宽调速系统特有的局部主要是UPM、逻辑延时环节DLD、全控型绝缘栅双极性晶体管驱动器GD和PWM变换器。系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反应作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反应作用保持转速稳定，最终消除转速偏差。

从而使系统到达调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速到达给定值；稳态运行时，转速负反应外环起主要作用，使