十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计

1、河 南 工 程 学 院 课程设计 十机架连轧机分部传动直流 调速系统的设计 学生姓名： 学 号： 学 院：电气信息工程学院 专业班级：电气工程及其自动化 专业课程：自动控制系统 指导教师： 2014年12 月26日 课程设计成绩评定标准及成绩 序号 评审项目 指标 满分 评分 1 工作态度 遵守纪律，学习认真；作风严谨，踏实肯 干。 5分 2 工作量 按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作 量符合要求。 20分 3 岀勤情况 全勤：得10分 10分 有迟到、早退、请假现象：得8分 旷课1天：得5分 旷课2天：得2分 旷课超过2天：得0分 4 设计、实验 方案 能灵活运用相关专业知识，有较强的创

2、新意 识，有独特见解，设计有一定应用价值。 30分 5 实验技能 动手能力强，能独立完成安装、调试等实际 操作，能解决设计及实验过程中出现的问 题。 10分 6 小组表现 注重团队合作，在小组中表现突岀，对设计 方案的制定及选取起主要作用，在实验操作 过程中，承担主要执行者。 5分 7 设计报告质 量 报告结构严谨合理；文理通顺，技术用语准 确，符合规范；图表完备、正确，绘图准 确、符合国家标准；。 20分 合计 评语： 等 级： （优秀、良好、中等、及格、不及格） 评阅人：职称： 日期：年月日 目 录 摘要 绪论 1设计的目的和要求 1.1设计的题目及给定的相关资料 1.2 课程设计的目的

3、1.3设计的要求 2方案的选择 2.1调速方案的选择 2.1.1系统控制对象的确定 2.1.2 电动机供电方案的选择 2.2总体结构设计 2.2.1 系统结构的选择 2.2.2系统的工作原理 3 主电路设计与参数计算 3.1整流变压器计算 3.1.1 二次电压计算 3.1.2 变压器一次、二次侧电流计算 3.1.3变压器容量计算 3.2 整流器件计算 3.2.1晶闸管的选择 3.2.2晶闸管的额定电流 3.2.3过电压保护 3.2.4过电流保护 3.3平波电抗器的计算 3.4 触发电路的选择 4 双闭环的动态设计和校验 4.1 电流调节器的设计和校验 4.2 转速调节器的设计和校验 5 系统的

4、 MATLAB/SIMULINK 仿真 5.1开环系统的建模 5.1.1开环系统的SIMULINK仿真电路设计 5.1.1开环系统仿真结果的输出波形 5.2单闭环系统的建模 5.2.1单闭环系统的SIMULINK仿真电路设计 5.2.1单闭环系统仿真结果的输出波形 5.3双闭环系统的建模 5.3.1双闭环SIMULINK仿真电路 532双闭环系统仿真结果的输出波形 总结 参考文献 附录A熔断器接法原理图 附录B触发电路原理图 附录C 交流侧阻容吸收保护电路 十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计 摘要 本文实现了转速电流双闭环直流调速系统的设计，实验结果可以准确直观的观 察转速-电流双闭环调速

5、系统的启动过程，可方便的设计各种不同的调节器参数及控 制策略并分析其多系统性能的影响，取得了很好的效果。但怎样处理好转速控制和 电流控制之间的关系呢？经过反复研究和实践，终于发现，如果在系统中设置两个 调节器，分别调节转速和电流，两者之间实行串联连接，即以转速调节器的输出作 为电流调节器ACR勺输入，再用电流调节器的输出作为晶闸管触发装置的控制电 压，那么这两种调节作用就能互相配合，相辅相成了。 本文利用MATLAB件中的simulink组件对直流双闭环调速系统进行仿真，结果 表明，应用MATLABS行系统仿真具有方便，高效及可靠性高等优点。 关键词双闭环直流调速系统；晶闸管；直流电动机； M

6、ATLAB 绪论 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发展得最为成熟，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。我们知道反馈闭环控 制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有 效的加以抑制。采用转速负反馈和 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

7、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 电流截止至负反馈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， 强烈的负反馈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。

8、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发展，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部分。 1设计的目的和要求 1.1设计的题目及给定的相关资料 在冶金工业中，轧制过程是金属压力加工的一个主要工艺过程，连轧是一种可 以提高劳动生产率

9、和轧制质量的先进方法，连轧机则是冶金行业的大型设备。其主 要特点是被扎金属同时处于若干机架之中，并沿着同一方向进行轧制，最终形成一 定的断面形状。每个机架的上下轧辊共用一台电机实行集中拖动，不同机架采用不 同电机实行部分传动，各机架轧辊之间的速度实现协调控制。 本课题的十机架连轧机的每个机架对应一套直流调速系统，由此形成10个部 分，各部分电动机参数如下表。 本课题的十机架连轧机的每个机架对应一套直流调速系统，由此形成10个部 分，各部分电动机参数如下表。 表1十机架连轧机各部分电动机参数 序 号 电动机 型号 PN (KW ) Un(V) In (A) nN (r/ mi n) Ra( Q)

10、 GDa2( 2 N ?m ) P极对 数 1 Z2-92 67 230 291 1450 0.2 68.60 1 2 Z2-91 48 230 209 1450 0.3 58.02 1 3 Z2-82 35 230 152 1450 0.4 31.36 1 4 Z2-81 26 230 113 1450 0.5 27.44 1 5 Z2-72 19 230 82.55 1450 0.7 11.76 1 6 Z2-71 14 230 61 1450 0.8 9.8 1 7 Z2-62 11 230 47.8 1450 0.9 6.39 1 8 Z2-61 8.5 230 37 1450 1.0

11、 5.49 1 9 Z2-52 6 230 26.1 1450 1.1 3.92 1 10 Z2-51 4.2 230 18.25 1450 1.2 3.43 1 1.2课程设计的目的 1、通过课程设计，进一步巩固、深化和扩充在直流调速及相关课程方面的基础 知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能 力。 2、通过课程设计，独立完成一项直流调速系统课题的基本设计工作，达到培养 学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的。 3、通过课程设计，使熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养 我们工程绘图和编写设计说明的目的，为我们今后从事相关方面的实际工

12、作打下良 好基础。 1.3设计的要求 电枢回路总电阻取R 2Ra ;总飞轮力矩GD2 2.5GDa2。 其它参数可参考教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。 要求：调速范围D=10,静差率s 5% ；稳态无静差，电流超调量i 5%，空载起 动到额定转速时 n 10%。 要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。 要求触发脉冲有故障封锁能力。 要求对拖动系统设置给定积分器 2 方案的选择 2.1 调速方案的选择 本次课程设计采用 Z2-92 型直流电动机，直流电动机具有良好的起、制动性 能，宜于在大范围内平滑调速，而直流速系统又分为开环调速、单闭环调速和双 闭环调速等调速方式。其

13、中开环调速的静差率不高，且只能实现一定范围内的无 极调速；而在单闭环调速系统中只有电流截止负反馈环节时专门用来控制电流 的，它不能很理想的控制电流的动态波形，但双闭环控制可解决以上的所有问了 题，而且其转速变化率和稳态调速精度在高速时一般为 0.0010.0001 之间，其调 速范围可达到 1000:1 到 10000:1 。故本系统采用双闭环调速系统。 2.1.1 系统控制对象的确定 本次课设调速系统的调速对象为 Z2-92直流电机，额定功率Pn=67Kw额定电压 Un=230V额定电流In=291A，额定转速n=1450r/min。电枢回路等效电阻取 R=2Ra 总飞轮力矩GD2=2.5G

14、Da2励磁两端电压为220V,励磁电阻取181.5 ，在恒定磁场 励磁电感取0，空载试验时摩擦系数（Bm）设置为0。 2.1.2 电动机供电方案的选择 电动机为直流电动机，而电网电压为交流电，为了驱动直流电机，需要将电 的交流电整流为直流电。在我们已经学习的电力电子技术中整流电路主要有晶闸管 相控整流电路，二极管整流电路和 PWI整流三种。晶闸管整流电路的输入电流滞后 于电压，其滞后角随着延迟触发角 a的增大而增大，位移因数也随之降低，同时， 输入电流中谐波分量也很大，因此功率因数很低。二极管整流电路虽然位移因数接 近1,但输入电流谐波分量很大，功率因数也很低。电压型 PWI整流电路虽然功率因

15、 数较大，但其是升压型整流电路，其输出直流电压可以从交流电源电压峰值附近向 高调节，如果向低调节就会使电路性能恶化，以致不能工作。因此，综上所述，我 们选择晶闸管相控整流电路。 晶闸管相控整流电路有单相和三相，半控和全控之分，单相半波电路虽然简 单，但由于电动机和电流总是断续的，传动工作性能很差，只适合小功率电动机， 如果要求回馈制动，必须采用全控方案。三相全控桥式整流器电路采用共阴极接法 的三相半波和共阳极接法的三相半波的串联组合，由于共阴极组在正半周导电，流 经变压器的是正向电流；共阳极组在负半周导电，流经变压器的是反向电流，因此 变压器绕组中没有直流磁通，且每相绕组正负半周都有电流流过，

16、提高了变压器的 利用率，且直流侧脉动较小，元件利用率较好，易滤波，故选择三相全控桥式整流 电路可用来给直流电机供电。 2.2总体结构设计 221系统结构的选择 在系统结构的选择上一般有单闭环调速和双闭环调速，虽然采用PI调节器的单 个转速比换直流调速系统（单闭环系统）可以保证在系统稳定的前提下实现转速无静 差，但是在工业上，为了提高生产效率和加工质量，充分利用晶闸管元件及电动机 的过载能力，要求实现理想启动，单闭环系统难以满足要求。要求在启动过程中， 是启动电流一直保持最大允许值，此时电动机以最大转矩启动，转速迅速以直线规 律上升，以缩短启动时间；启动结束后，电流从最大值迅速下降为负载电流值且

17、保 持不变，转速维持给定转速不变。又因调速精度要求较高，故采用转速电流双闭环 负反馈调速系统。启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节 启动电流一直保持最大允许值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时， 转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定器的变化而变化，电流内环跟随转 速外环调节电动机的电枢电流以平衡负载电流。 图1双闭环调速系统原理图 222系统的工作原理 在双闭环调速系统中，转速调节器的作用是对转速的抗扰调节并使之在稳态时 无静差，其输出限幅值决定允许的最大电流。电力电子变换器把交流供电电压整流 为供电动机使用的直流电压，电流调节器 ACR勺输出限幅电压味限制

18、了电力电子 变换器的最大输出电压一，。为了获得良好的静、动态性能和电流两个调节器一般 都采用PI调节器，转速、电流双闭环系统把主要被调量转速和辅助被调量电流分开 加以控制，并以转速调节器 ASR勺输出电压吩 作为电流调节器ACR勺电流给定信 号，再用电流调节器的输出电压 Uc作为可控硅触发装置的移向控制电压。这样就组 成了转速、电流双闭环调速系统。二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动 过程中只有电流负反馈，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥 主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。 双闭环调速系统的静特性在负载电流小于IdN时表现为转速无静差，这时，转速 负反馈起主

19、调作用，系统表现为电流无静差。得到过电流的自动保护。显然静特性 优于单闭环系统。在动态性能方面，双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的 动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电网电压扰 动。 3主电路设计与参数计算 3.1整流变压器计算 3.1.1二次电压计算 电动机的额定电压为230V,为保证供电质量，应采用三相降压变压器将电源电压 降低；为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器 采用D/Y联结。 U2是一个重要的参数，选择过低就会无法保证输出额定电压。选择过大又会造 成延迟角a加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成本。一般

20、可按下式计算，即： 式中Un为电动机的额定电压，b为电网波动系数，一般取0.900.95 ; Kuv为 整流电压计算系数， （11.2）考虑各种因数的安全系数；根据设计要求，采用此公式。 取Un =230V, Kuv =2.34， b=0.94 得 U2=121.29V 3.1.2变压器一次、二次侧电流计算 由表查得 KIV =0.816, Kil =0.816 考虑变压器励磁电流得：二次相电流I2的计算 式中，Kiv为二次相电流计算系数，IdN为整流器额定直流电流等于电动机的最大额 定电流 IN得 12=0.816*29仁273.456A 一次相电流I1的计算 式中，电压比 K=U1/U2=

21、380/121.29=3.13, IN =291A 得 h=0.816*291/3.13=75.8A 3.1.3变压器容量计算 S? m2U 212 ； S 12 (S1 S2)； 式中m1,m2- 次侧与二次侧绕组的相数； 由表查得m13, m23 S1 m1U1I1=3X 380X 75.8=86.412KVA S2 m2U2I2=3X 121.29 X 273.456=99.5 KVA S 12 (S1 S2)=1/2 (86.412+99.5 ) =92.96KVA 取 S=92.96KVA 3.2整流器件计算 3.2.1晶闸管的选择 晶闸管实际承受的最大峰值电压Utn，乘以（23）倍

22、的安全裕量，参照标准电 压等级，即可确定晶闸管的额定电压Utn，即Utn=（23） KntU2 整流电路形式为三相全控桥，查表得Kut =2.45，贝U U tn =2.6*2.45*121.29=772.62v 322晶闸管的额定电流 选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值Itn大于实 际流过管子电流最大有效值It，即 I TN =1.57 1 T ( AV ) I T 或 1 T( AV) =d =KI d 1.571.57 ld 考虑(1.52)倍的裕量 式中K=It/ (1.57 Id )-电流计算系数。 此外，还需注意以下几点： 当周围环境温度超过+40C时，应

23、降低元件的额定电流值。 当元件的冷却条件低于标准要求时，也应降低元件的额定电流值。 关键、重大设备，电流裕量可适当选大些。 由表查得K=0.368，考虑(1.52)倍的裕量 取It=315.27A。经查表可知：晶闸管的型号为 KP(4CT)32(X 3.2.3过电压保护 以过电压保护的部位来分，有交流侧过压保护、直流侧过电压保护和器件两端 的过电压保护三种。 交流侧过电压保护 1)阻容保护即在变压器二次侧并联电阻 R和电容C进行保护。 本系统采用 D-Y连接。S=92.96KVA, U2=121.29V lem取值：当S=50100KVA时，对应的lem=41,所以I em取3。 232 06

24、 l em S/U2 =6X 3x 92.96 X 10 /121.29 =113.79 F 耐压1.5Um =1.5 X 121.29 X . 2 =257.25V 选取150卩F,耐压300V的铝电解电容器。 Ush 选取：S=92.96KVA, S=50100KVA，Ush=15,所以 Ush=3 2 R 2.3 U 2/S 23 =2.3 X 121.29 /92.96 X 10 取 R=0.4 Q -6 -6 l C=2n fCUcX 10 =2nX 50X 150X 121.29 X 10 =5.715 A 2 2 Pr （3 -4）l cR=（34） X 5.715 X 2= （

25、195262） W 选取电阻为0.4 Q, 200W的金属膜电阻。 2）压敏电阻RV1的计算 U1mA =13 2U 2=1.3 X、2 X 121.29=222.96V 流通量取5KA选MY31-330/5型压敏电阻（允许偏差+10%）作交流侧浪涌过电压保 护。 直流侧过电压保护 直流侧保护可采用与交流侧保护相同保护相同的方法，可采用阻容保护和压敏 电阻保护。但采用阻容保护易影响系统的快速性，并且会造成di dt加大。因此，一 般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。 UlMa （1.8 2） U DC =（1.8 2.2） X 230=414 460V 选MY31-440/5型压敏电

26、阻（允许偏差+10%）作直流侧过压保护。 闸管及整流二极管两端的过电压保护 查下表： 表2阻容保护的数值一般根据经验选定 晶闸管额定电流 / 1A 10 20 50 100 200 500 1000 电容/ uF 0.1 0.15 0.2 0.25 0.5 1 2 电阻/ Q 100 80 40 20 10 5 2 抑制晶闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法。电容耐 压可选加在晶闸管两端工作电压峰值 Um的1.11.15倍。 由上表得 C=0.5卩F，R=10Q， 电容耐压1.5 Um=1.5 、6U 2=1.5 X 、6 X 120=441V 选C为0.2 uF的CZJD-

27、2型金属化纸介质电容器,耐压为450V。 Pr fCUm2 10 6 =50 0.2 （ .3 120）2 10 6W=0.43W 选R为40 普通金属膜电阻器，RJ-0.5。 3.2.4过电流保护 本系统采用电流截止反馈环节作限流保护外，还没有与元件串联的快速熔断器 作过载与短路保护，用过电流继电器切断故障电流。 快速熔断器的选择接有电抗器的三相全控桥电路，通过晶闸管电流有效值 lT=ld/1.732=18.25A/1.732=10.54A,故选用 RLS-50的熔断器，熔体电流为 50A 过电流继电器的选择根据负载电流为18.25A，可选用吸引线圈电流为 100A的JL14-11ZS型手动

28、复位直流过电流继电器，整流电流可取1.25A。 3.3平波电抗器的计算 为了使直流负载得到平滑的直流电流，通常在整流输出电路中串入带有气隙的 铁心电抗器Ld，称平波电抗器。其主要参数有流过电抗器的电流一般是已知的，因 此电抗器参数计算主要是电感量的计算。 算出电流连续的临界电感量 L,可用下式计算，单位mH 式中二为与整流电路形式有关的系数，可由表查得； I dimin为最小负载电流，常取电动机额定电流的5%10%计算。 根据本电路形式查得心=0.695所以 I dimin =0.05 I d =0.05 X 291A=14.55A U2 L, K,- =0.695*121.29/14.55m

29、H=5.79mH Idmin 限制输出电流脉动的临界电感量 l2 由于晶闸管整流装置的输出电压是脉动的，因此输出电流波形也是脉动的。该 脉动电流可以看成一个恒定直流分量和一个交流分量组成。通常负载需要的只是直 流分量，对电动机负载来说，过大的交流分量会使电动机换向恶化和铁耗增加，引 起过热。因此，应在直流侧串入平波电抗器，用来限制输出电流的脉动量。平波电 抗器的临界电感量L2 （单位为mH）可用下式计算 式中K2 系数，与整流电路形式有关，Si -电流最大允许脉动系数，通常三相 电路 SjW（ 5 10）%。 根据本电路形式查得K2 =1.045,所以 U2 L2 K2- =1.045*121

30、.29/10%*291=99.13mH SId 电动机电感量Ld和变压器漏电感量Lt 电动机电感量LD （单位为mH可按下式计算 式中Ud、Id、n-直流电动机电压、电流和转速，常用额定值代入； p电动机的磁极对数；Kd 计算系数。一般无补偿电动机取 812,快速无 补偿电动机取68,有补偿电动机取56。本设计中取Kd=8、Ud=230V Id=291A n=1450r/min、p=1 LD 103=8230103 mH =2.15h 2p nlD2 11450291 U230 Ld Kd 103=8103 mH =3.036mH 2pnlD2 1 1450209 变压器漏电感量lt （单位为

31、mH可按下式计算 式中Kt 计算系数，查表可得 Ush变压器的短路比，取3。 本设计中取Kt =3.2、Ush =3 所以 Lt =3.2 X 3X 121.29/(100X 291)=0.91mH 实际串入平波电抗器的电感量 考虑输出电流连续时的实际电感量： Ld1 max L2,L1 (Ld 2Lt) 27.8 10.4 2* 0.0032 17.4mH 电枢回路总电感： L Ld1 Ld 2Lt=17.4 + 10.4 + 2X 0.0032 mH =27.8mH 3.4触发电路的选择 选用集成六脉冲触发器电路模块，其电路如电气原理总图所示。从产品目录中 查得晶闸管的触发电流为Igt V

32、250mA触发电压Vgt 3V。由已知条件可以计算出 U；mnmax 0.007 1450 10.15V U m ldm 0.05 291 14.55V , 込墾 O.129 1450291 0.9v=11.22V Ks40 因为Uc=5.75V, Vgt 3V,所以触发变压器的匝数比为 Kg Uc 11.22 VGT 3.71 , 取3:1。设触发电路的触发电流为250mA则脉冲变压器的一次侧电流只需大 于250/3=83.3mA即可。这里选用3DG12B乍为脉冲功率放大管，其极限参数 BV CEO 45V, I cm 300mA。 触发电路需要三个互差120,且与主电路三个电压 U、V、W

33、伺相的同步电压, 故要设计一个三相同步变压器。这里用三个单相变压器接成三相变压器组来代替， 并联成DY型。同步电压一次侧直接与电网连接，电压为380V,变压比为 380/30=12.7。 4双闭环的动态设计和校验 4.1电流调节器的设计和校验 确定时间常数，已知Ts 0.0017 s, Toi 0.002s，所以电流环小时间常数 T i Ts Toi =0.0017+0.002=0.0037S 选择电流调节器的结构，因为电流超调量 5%，并保证稳态电流无静差，可 按典型I型系统设计电流调节器电流环控制对象是双惯性型的，故可用 PI型电流调 节器 Ki电流调机器的比例系数 i电流调节器的超前时间

34、系数 电流调节器参数计算，电流调节器超前时间常数Ti =Tl =0.0133s，又因为设计要 求电流超调量i 5%，查得有KI T i =0.5，所以 0.50.51 KI =135.1S 1 T i0.0037 电枢回路总电阻 R=2Ra =1.9 Q所以ACF的比例系数 13.15 ,KI R i 0.405 K i= Ks0.03 1 校验近似条件电流环截止频率 Wci=KI =135.1 S。晶闸管整流装置传递函数的近 似条件： 3Ts 3 0.0017 196.1S 1 Wci，满足条件 忽略反电动势变化对电流环动态影响条件: 1 1 1 3 3 ,19.18S :Tm T11.84

35、 0.0133 电流环小时间常数近似处理条件： Wci ，满足条件 1 1 3； 0.0017 0.002 180.8S Wci，满足条件 计算调节器的电阻和电容，取运算放大器的R0 =40k，有 RKi Ro =1.707 40=68.28 k，取 70 k 0.0133 Ci 0.19 F，取 0.2 F Ri 70k Coi 4Toi 4 0.002 0.2 F，取 0.2 F R 40k ,Ki i1 13.51 0.0133s 1 故 Wacr si i is0.0133s 其结构图2如下所示： 图2电流调节器 4.2转速调节器的设计和校验 确定时间常数： 1 有Ki T i 0.5

36、,则 一 2T i 2 0.0037s0.0074s，已知转速环滤波时间常数 Ki Ton=0.01s，故转速环小时间常数 Tn Ki Ton 0.00740.010.0174s 选择转速调节器结构： 按设计要求，选用PI调节器 Kn转速调节器的比例系数 转速调节器的超前时间常数 计算转速调节器参数：按跟随和抗干扰性能较好原则，取h=5,则ASM超前时间 常数为： 转速环开环增益为: ASF的比例系数为: 检验近似条件 转速环截止频率为： 电流环传递函数简化条件为: 1 Ki 3 T i 1135.1 3 I 0.0037 63.7s WCn，满足条件 转速环小时间常数近似处理条件为: 1 K

37、i1 135.1 3 J3 0.01 38.7s 1 WCn，满足近似条件 计算调节器电阻和电容: 取 R=40k ，则 Rn Kn R0 27.43 401097.2k，取 1100k。 Cn n Rn 0.087 1100k Con 故 Wasr S 其结构3图如下： 4 0.01 1 F，取 1 F。 40 k K n ns 1 27.43 0.087s 1 n s 0.087s 0.079 F，取 0.08 F。 图3转速调节器 校核转速超调量：由h=4,查得n 37.6% 10%，不满足设计要求，应使 ASR 退饱和重计算 C n。设理想空载Z=0, h=5时，查得甘颅2% 47.8

38、 1.9 nN “ = 2 81.2% 1.51150174 0.0128 1.3% n Tm 求。 1450 1.84 10%，满足设计要 5 系统的 MATLAB/SIMULINK 仿真 5.1开环系统的建模 5.1.1开环系统的SIMULINK仿真电路设计 开环系统的SIMULINK仿真电路如图4所示 图4开环物理模型 5.1.1开环系统仿真结果的输出波形 当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真。图5开环直流调速系统的仿真 结果 5.2单闭环系统的建模 5.2.1单闭环系统的SIMULINK仿真电路设计 开环系统的SIMULINK仿真电路如图6所示 图6单闭环物理模型 5.2.1单闭环系统仿真结果