转速-电流双闭环直流调速系统的课程设计(MATLAB-Simulink).docxVIP

电力拖动自动控制系统课程设计

电气工程及其自动化专业

任务书

1.设计题目

转速、电流双闭环直流调速系统的设计

2.设计任务

某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，

根本数据为：

直流电动机：Un=440V，In=365A，nN=950r/min，Ra=0.04,

电枢电路总电阻R=0.0825,

电枢电路总电感L=3.0mH,

电流允许过载倍数=1.5，

折算到电动机飞轮惯量GD2=20Nm2。

晶闸管整流装置放大倍数Ks=40，滞后时间常数Ts=0.0017s

电流反应系数=0.274V/A(10V/1.5IN)

转速反应系数=0.0158Vmin/r(10V/nN)

滤波时间常数取Toi=0.002s，Ton=0.01s

===15V；调节器输入电阻Ra=40k

3.设计要求

(1)稳态指标:无静差

(2)动态指标:电流超调量5%；采用转速微分负反应使转速超调量等于0。

目录

TOC\o2-3\h\z\t标题1,1任务书 I

目录 II

前言 1

第一章双闭环直流调速系统的工作原理 2

1.1双闭环直流调速系统的介绍 2

1.2双闭环直流调速系统的组成 3

1.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 4

1.4双闭环直流调速系统的数学模型 5

1.4.1双闭环直流调速系统的动态数学模型 5

1.4.2起动过程分析 6

第二章调节器的工程设计 9

2.1调节器的设计原那么 9

2.2Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比拟 10

2.3电流调节器的设计 11

2.3.1结构框图的化简和结构的选择 11

2.3.2时间常数的计算 12

2.3.3选择电流调节器的结构 13

2.3.4计算电流调节器的参数 13

2.3.5校验近似条件 14

2.3.6计算调节器的电阻和电容 15

2.4转速调节器的设计 15

2.4.1转速环结构框图的化简 15

2.4.2确定时间常数 17

2.4.3选择转速调节器结构 17

2.4.4计算转速调节器参数 17

2.4.5检验近似条件 18

2.4.6计算调节器电阻和电容 19

第三章Simulink仿真 20

3.1电流环的仿真设计 20

3.2转速环的仿真设计 21

3.3双闭环直流调速系统的仿真设计 22

第四章设计心得 24

参考文献 25

前言

许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中开展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反应闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反应环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反应和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截止至负反应环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反应作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流〔转矩〕为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。

随着社会化大生产的不断开展，电力传动装置在现代化工业生产中的得到广泛应用，对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，这就需要越来越多的生产机械能够实现制动调速，因此我们就要对这样的自动调速系统作一些深入的了解和研究。本次设计的课题是双闭环晶闸管不可逆直流调速系统，包括主电路和控制回路。主电路由晶闸管构成，控制回路主要由检测电路，驱动电路构成，检测电路又包括转速检测和电流检测等局部。

第一章双闭环直流调速系统的工作原理

1.1双闭环直流调速系统的介绍