电力拖动课程设计--双闭环直流电动机调速系统设计

1、.电力拖动与运动控制系统课程设计双闭环直流电动机调速系统设计系 别 * 班 级 * 学 号 * 学生姓名 * 指导老师 * 摘要 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在实际的工业现场中，单闭环直流调速系统已经被最为广泛、技术较为成熟的是双闭环的直流调速系统逐步取代。传统的直流电动机双闭环调速系统多采用结构简单、性能稳定的带限幅的调节控制器。它的内环是电流环，在启动过程中，只有电流

2、反馈起作用，能在保证最大允许恒定电流的同时又能加快系统的启动，达到“时间最优控制”的效果，最后通过转速外环控制使得转速稳恒定。本文主要采用工程设计方法对直流调速系统进行设计，通过选择不同的调节器、进行参数计算和近似的校验，在SIMULINK中建立仿真模型，设置各个模块的参数和仿真时间，运行得出仿真模型的波形图。通过对波形图的分析，说明模糊双闭环直流电动机控制系统具有更好的静态和动态性能。关键词：直流电动机；双闭环；仿真； 转速调节器；电流调节器；目录摘要2一. 系统仿真模型.4二. 调速系统原理52.1双闭环调速系统原理图.52.2双闭环直流调速系统动态结构框图. 5三. 主要技术数据.5四.

3、 设计指标.7五. 参数设计.7六. 心得体会.9一. 系统仿真模型二调速系统原理2.1 双闭环调速系统原理图图1 双闭环调速系统原理图2.2 双闭环直流调速系统动态结构框图图2 双闭环直流调速系统动态结构框图三、主要技术数据电动机额定数据：功率，电压，电流，转速，电枢绕组电阻，飞轮惯量；晶闸管整流装置：，平波电抗器电阻，整流回路总电感，最大给定电压，调节器输出限幅值。注：其他相关的未给出的一些数据，例如，最大启动电流数值、电流及转速滤波时间常数（一般取0.0020.004s左右）等可自己设定。四、设计指标4.1、该调速系统能进行平滑的速度调节，具有较宽的调速范围，系统在工作范围内能稳定工作；

4、4.2、系统静特性良好，无静差；4.3、动态性能指标：空载起动到额定转速超调量，电流超调量，调速系统的过渡过程时间（调节时间）。五、参数设计电势常数=（220-17.5×1.25）/1500=0.132*整流装置滞后时间=1/（2×6×50）=0.0017*电流反馈系数 取最大允许电流,则=8/（1.25×17.5）=0.3657*转速反馈系数 =10/1500=0.00667*时间常数 =（3.53×2.85）/（375×9.55×）=0.161s，=（200+16）×）/2.85=0.076电流环设计*电流环小

5、时间常数 =0.002+0.0017=0.0037*电流调节器结构选择 由5%，且=0.076/0.0037=18.97<20，得按I系统设*计，且选用PI调节器，其传递函数为*确定调节器参数 超前时间常数=0.076*电流环开环放大系数：要求5%时，应按二阶“最佳”系统设计,取=1/(2×0.0037)=135.1得=135.1×(0.076×2.85)/(0.37×50)=2.84*校验近似条件 电流环截止频率：=135.1() 晶闸管装置传递函数近似条件=1/(3×0.0017)=196.1>满足近似条件小时间常数近似条件 =

6、180.8>满足近似条件忽略反电动势对电流环影响的条件 =67.1<满足近似条件转速环设计*转速环小时间常数 =2×0.0037+0.01=0.0174*选择转速调节器结构 根据稳态动态性能指标的要求，应按典II系统设计转速环，为此应选用PI调节器，其传递函数为*选择参数 为了使转速环的跟随性能和抗扰性能都较好，应采用准则选择参数，且取h=5，因此ASR的超前时间常数为=h×=5×0.0174=0.087*转速开环放大系数为=(5+1)/( )=396，则=(6×0.37×0.13×0.161) /(2×5

7、15;0.0174×2.85×0.008)=10.49*校验近似条件 转速环截止频率=396×0.087=34.5电流环传递函数简化条件 =1/(5×0.0037)=54.1>满足近似条件*校核转速超调量 因为当h=5时，=81.2%而=2.85/0.13×17.5=383.65所以 =81.2%×2×××=5%<10%可见，所设计的系统能满足设计要求必须注意：因为=67.1<，对转速环来说，忽略反电动势的条件并不成立，所以转速超调量将比上面的计算值更小，更能满足设计的要求六. 心得体会

8、虽然这次课程设计只是短短的一周，但却受益匪浅。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得