转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计说明.doc

. PAGE . . . 转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计 摘要 电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军工等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。 20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。 本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器，通过在DJDK-1型电力电子技术及电机控制试验装置上的调试,并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要 I 目录 II 第一章、双闭环调速系统的工作原理及数学模型 1 1.1、数学模型的参数给定 1 1.1.1、电枢回路的电磁时间常数TL 1 1.1.2、电力拖动系统机电时间常数Tm 1 1.1.3、触发和整流装置的放大倍数KS 2 1.2、双闭环调速系统的工作原理 2 1.2.1、转速控制的要求和调速指标 2 1.2.2、调速系统的两个基本矛盾 3 1.2.3、调速系统的双闭环调节原理 5 1.2.4、双闭环调速系统的起动过程分析 5 1.2.5、转速和电流两个调节器的作用 6 1.3、双闭环调速系统主电路的数学模型 7 1.3.1、主电路 7 1.3.2、额定励磁下的直流电动机的数学描述 7 1.3.3、晶闸管触发和整流装置传函 9 1.4、调速系统主电路的设计 10 1.4.1、整流变压器的计算 10 1.4.2、晶闸管组件的计算与选择 11 2.4.3、主电路的过电压和过电流保护 11 1.4.4、平波电抗器的参数计算 12 1.5、双闭环调速系统的电气原理及控制单元 13 1.5.1、过流保护器(GL)、电流变送器(LB) 13 1.5.2、电流调节器(ACR) 13 1.5.3、零速封锁器(LSF) 13 1.5.4、给定器(GD) 13 1.5.5、转速变送器(SB) 13 1.5.6、转速调节器(ASR) 13 1.5.7、锯齿波触发器(CF) 14 1.6、双闭环调速系统的动态结构图 14 1.6.1、电流调节器和电流变送器的传函 14 1.6.2、转速调节器和转速变送器的传函 14 1.6.3、双闭环调速系统的动态结构图 15 第二章、按工程设计方法设计双闭环调速系统的电流调节器和转速调节器 16 2.1、设计要求 16 2.1.1、基本数据（其中包括铭牌数据和测试数据） 16 2.1.2、设计指标 17 2.2、工程设计方法的基本思路 17 2.3、电流调节器的设计 17 2.3.1、电流环动态结构图的简化 17 2.3.2、确定电流环的时间常数 18 2.3.3、电流调节器结构的选择 19 2.3.4、电流调节器参数的计算 20 2.3.5、校验近似条件 20 2.3.6、电流环的动态性能指标 21 2.4、转速调节器的设计 22 2.4.1、电流环的等效闭环传递函数 22 2.4.2、转速环的动态结构图及其近似处理 22 2.4.3、转速调节器结构的选择 23 2.4.4、转速调解器参数的计算 24 2.4.5、转速环的性能指标 26 2.5、系统的静态综合及静态性能指标 28 2.5.1、近似的PI调节器 28 2.5.2、系统的静态结构图 29 第三章、调速系统性能指标的数字仿真 30 3.1、基于工程设计法的数字仿真 30 3.1.1、双闭环调速系统的动态结构图 30 3.1.2、时域分析 30 课程设计体会 31 参考文献 32 第一章、双闭环调速系统的工作原理及数学模型 1.1、数学模型的参数给定 1.1.1、电枢回路的电磁时间常数TL