电力拖动自动控制课程设计报告讲述.doc

目录 1.前言 1 1.1 V-M双闭环直流调速系统的应用 1 1.2 设计任务 2 2. V-M双闭环直流调速系统的基本构成与工作原理 3 2.1 V-M双闭环直流调速系统结构框图 3 2.2 V-M双闭环直流调速系统的工作原理 3 2.3调速系统的两个基本矛盾 4 3. 主电路设计 6 3.1 主电路设计结果 6 3.2 主要参数计算 7 3.3 电路器件选择 9 4. 保护电路设计 9 4.1 过电压保护 9 4.2过电流保护 10 5. 基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真 11 设计心得 14 参考文献 15 附录 16 V-M双闭环直流调速系统 摘要 直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。V-M双闭环直流调速系统是晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），系统通过调节器触发装置GT的控制电压Uc来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。本次课设用实际电动机和整流装置数据对V-M双闭环直流调速系统进行设计，建模与仿真。 1.前言 1.1 V-M双闭环直流调速系统的应用 现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置。因此调速系统成为当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一种系统。随着生产工艺、产品质量要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。对可调速的传动系统，可分为直流调速和交流调速。 直流电动机的调速的方法有：调节电枢供电电压 U 、减弱励磁磁通 ( 、改变电枢回路电阻 R 。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。 直流调速系统凭借优良的调速特性，调速平滑、范围宽、精度高、过载能力大、动态性能好和易于控制等优点，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以在电气传动中获得了广泛应用。至今在金属切削机床、轧钢、矿山采掘、纺织、造纸机等需要高调速性能的各类可控电力拖动生产机械大多采用直流传动，直流调速到目前为止仍是调速系统的主要形式 本次采用的直流双闭环调速系统的设计是从内环到外环，即先设计好电流环后将其等效成速度环中的一个环节，再对速度环进行设计。 在实际系统的设计和调试时可以根据得到的变换趋势，按系统性能指标的要求来调整和选择调节器参数，从而获得实际系统要求的动态响应。传统的调试方法是将整个系统按理论设计的结果建立一个实际系统，然后将系统分成若干个控制单元，并对每个控制单元进行调试，最后将各个单元构成一个完整的系统，并进行调试，这种传统的调试方法在使用过程中不仅费时、费力且不易产生满意的结果。因此我们采用计算机仿真技术。计算机仿真可以不运行实际系统，只要在计算机上建立数字仿真模型，模仿被仿真对象的运行状态及其随时间变化的过程。 1.2 设计任务 这次课程设计要求结合给定的初始条件来完成直流双闭环调速系统的设计，其中包括分析和绘制该调速系统的原理图，对主电路，控制电路和驱动电路进行工程设计，选择调节器结构并且计算其参数，最后对设计的系统进行matlab仿真并对系统参数进行相应的调试。要实现直流双闭环调速系统的设计需先对控制系统的组成及工作原理有一定深入的理解，弄清楚调速系统每个组成部分的作用，弄清楚转速环和电流环的工作原理，合理选择调节器的参数以便进行合理的工程设计。 技术数据及技术指标如下： 直流电动机： PN=55KW , UN=220V , IN=287A , nN=1500r/min , Ra=0.1Ω 最大允许电流： Idbl=1.5IN , 三相全控整流装置： Ks=30 , 电枢回路总电阻： R=0.15Ω ， 系统主电路： Tm=0.12s ，Tl=0.012s 滤波时间常数： Toi=0.002s , Ton=0.012s, 其他参数： Unm*=8V , Uim*=8V , Ucm=8V σi≤5% , σn≤10% 2. V-M双闭环直流调速系统的基本构成与工作原理 2.1 V-M双闭环直流调速系统结构框图 在生活中，直接提供的是三相交流760V电源，而直流电机的供电需要三相直流电， 因此要进行整流，本设计采用三相桥式整流电路将三相交流电源变成三相直流电源，最后达到要求把电源提供给直流电动机。如图2-1设计的总框架。 要求把电源提供给直流电动机。如图2-1设计的总框架。 图2-1 双闭环直流