可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差，不过当对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统难以满足要求，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，在单闭环调速系统中，只有电流截止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，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形，当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减少，因而加速过程必然拖长。若采用双闭环调速系统，则可以近似在电机最大电流转矩受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大电流转矩受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。采用转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，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，而它和转速负反馈不同时加到个调节器的输入端，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。所以选用转速电流双闭环系统结构。确定直流调压系统的总体结构框图第三章主电路的计算晶闸管整流电路图图表整流变压器的计算的计算ε理想情况下时整流电压与二次电压之比，即。延迟角为时，输出电压与之比。即。ε电网波动系数。通常取ε。查资料得,ε,取,取,电压比。次和二次相电流和的计算。查资料得变压器的容量计算。,考虑励磁功率,取。晶闸管元件的选择晶闸管的额定电压若图片无法显示请联系取。晶闸管的额定电流查资料得取,故选晶闸管元件。晶闸管保护环节的计算交流侧过电压保护。阻容保护。若图片无法显示请联系耐压若图片无法显示请联系。选型金属化纸介电容器，电容量,耐压。取。若图片无法显示请联系可选,金属膜电阻。压敏电阻的选择。取,电流量取,故选用的压敏电阻作交流侧浪涌过电压保护。直流侧过电压保护。若图片无法显示请联系选作直流侧过电压保护。晶闸管两端的过电压保护。查资料得,电容耐压选型金属化纸介电容量，电容量,耐压。若图片无法显示请联系取,金属膜电阻。过电流保护。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故选用的熔断器，熔断电流为。过电流继电器的选择。负载电流，选用吸引线圈电流为的型平动复位直流过电流继电器，整定电流可取。平波电抗器的选择与计算用于限制输出电流脉动的临界电感。若图片无法显示请联系用于保证输出电流连续的临界电感。,若图片无法显示请联系直流电动机的漏电感,取。折合到整流变压器二次侧的每相漏电感。实际应串入的平波电抗器电感。若图片无法显示请联系电枢回路总电感。励磁电路元件的选择整流二极管耐压与主电路晶闸管相同，故取。额定电流可由资料查得,则可选用型,的二极管。为与电动机配套的磁场变阻器，用来调节励磁电流。为实现弱磁保护，在磁场回路中串入了欠电流继电器,动作电流通过调整。根据额定励磁电流,可选用吸引线圈电流为的直流欠电流继电器。第章触发电路的选择与原理图触发电路的选择由于可控硅整流电路对触发电路要求与主电路同步，并能平稳移相，脉冲前沿陡，有足够的幅度和定的脉宽，线性度要好，以及抗干扰能力强。单结晶闸管触发电路简单，可靠，调整方便。但移相范围只有度，功率低，而且不易同步。所以本设计中选用了参数致较好的大规模集成块电路集成六脉冲组件触发器。触发电路的原理图第章控制电路的设计与计算电流截止反馈环节的选择选用模块电流传感器作为电流检测元件，其参数为额定电流为,匝数比为，额定输出电流为,测量电阻，取为的绕线电位器。调速静态精度的计算电动机和测速发电机电动势常数计算电动机电动势常数测速发电机电动势常数若图片无法显示请联系整流装置的内阻查资料得取，则要求调速系统的静态速降求闭环系统的开环放大压的抗扰性能，参照典型Ⅰ型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数。电流环开环增益要求时，按表，应取，因此若图片无法显示请联系于是，的比例系数是效验近似条件电流环截止频率晶闸管整流装置传递函数的近似条件满足近似条件。忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件若图片无法显示请联系满足近似条件。电流环小时间常数近似处理条件满足近似条件。计算调节器电阻和电容若图片无法显示请联系图由电流调节器的原理图如图所示，按所有运算发大器取，各电阻和电容值为，取，取若图片无法显示请联系，取按照上面参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为,满足设计要求。转速调节器的设计确定时间常数若图片无法显示请联系电流环等效时间常数，已取，则转速滤波时间常数。根据所用测速发电机纹波情况，取。转速环小时间常数。按小时间常数近似处理，取选择转速调节器结构按照设计要求，选用调节器，其传递函数。计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则，取，则的超前时间常数为由式可求得转速环开环增益于是得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，满足简化条件。转速环小时间常数近似处理条件为，满足近似条件。计算调节器电阻和电容根据图，取，则若图片无法显示请联系，取若图片无法显示请联系，取，取。若图片无法显示请联系图校核转速超调量当时，查表得不能满足设计要求。实际上，由于表是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，饱和，不符合线性系统的前提，应该按退饱和的情况重新计算超调量。表典型Ⅱ型系统阶跃输入跟随性能指标第章直流调速系统的原理图若图片无法显示请联系第章直流调速系统仿真本次系统仿真采用目前比较流行的控制系统仿真软件，使用对控制系统进行计算机仿真的主要方法有两种，是以控制系统的传递函数为基础，使用的工具箱对其进行计算机仿真研究。另外种是面向控制系统电气原理结构图，使用工具箱进行调速系统仿真的新方法。本次系统仿真采用后种方法。系统的建模与参数设置转速电流双闭环直流调速系统的主电路模型主要由交流电源同步脉冲触发器晶闸管直流桥平波电抗器直流电动机等部分组成。采用面向电气原理结构图方法构成的双闭环系统仿真模型如图所示。若图片无法显示请联系图转速电流双闭环直流调速系统的仿真模型转速电流双闭环系统的控制电路包括给定环节限幅器偏置电路反相器电流反馈环速度反馈环等，因为在本次设计中单片机代替了控制电路绝大多数的器件，所以在此直接给出各部分的参数，各部分参数设置参考前几章各部分的参数。本系统选择的仿真算法为，仿真设为，设为。系统仿真结果的输出及结果分析当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真。图是双闭环直流调速系统的电流和转速曲线。从仿真结果可以看出，它非常接近于理论分析的波形。下面分析下仿真的结果。若图片无法显示请联系图双闭环直流调速系统的电流和转速曲线启动过程的第阶段是电流上升阶段，突加给定电压，的输入很大，其输出很快达到限幅值，电流也很快上升，接近其最大值。第二阶段，饱和，转速环相当于开环状态，系统表现为恒值电流给定作用下的电流调节系统，电流基本上保持不变，拖动系统恒加速，转速线形增长。第三阶段，当转速达到给定值后。转速调节器的给定与反馈电压平衡，输入偏差为零，但是由于积分作用，其输出还很大，所以出现超调。转速超调后，输入端出现负偏差电压，使它退出饱和状态，进入线性调节阶段，使转速保持恒定，实际仿真结果基本上反映了这点。由于在本系统中，单片机系统代替了控制电路的绝大多数控制器件，所以各项数据处理和调整都是在单片机内完成的，控制效果要好于本次的仿真结果。第二部分矢量控制系统建模与仿真第章矢量系统的数学模型及构成矢量控制系统就是通过坐标的变换实现的控制系统。矢量控制系统的原理结构如图所示，图中给定和反馈信号经过类似于直流调速系统所用的控制器，产生励磁电流的给定信号和电枢电流的给定信号，经过反旋转变换得到和，经过变换得到和。把这三个电流控制信号和由控制器得到的频率信号加到电流控制的变频器上，即可输出异步电动机调速所需的三相变频电流。若图片无法显示请联系图矢量控制系统原理结构图矢量控制的理论基础本文采用的是转子磁场间接定向电流控制型交流异步电机矢量控制系统，原理图如图所示。若图片无法显示请联系图转子磁场间接定向电流控制型矢量控制系统原理图如果把转子磁链方向按空间旋转坐标系的轴方向定向，则可得到按转子磁场方式定向下的三相鼠笼式异步电动机的矢量控制方程。若图片无法显示请联系若图片无法显示请联系上列各式中，是转子励磁电流参考值是转差角频率给定值是定子电流的励磁分量是定子电流的转矩分量是定子频率输入角频率是转子速度是转子磁场定向角度是转子时间常数和分别是电机互感和转子自感。图所示控制系统中给定转速与实际电机转速相比较，误差信号送入转速调节器，经转速调节器作用产生给定转矩信号，电机的激磁电流给定信号根据电机实际转速由弱磁控制单元产生，再利用式产生定子电流激磁分量给定信号，定子电流转矩分量给定信号则根据式所示的电机电磁转矩表达式生成。和转子时间常数起产生转差频率信号，与相加生成转子磁场频率给定信号，对积分则得到转子磁场空间角度给定信号。和经坐标旋转和相变换产生定子三相电流给定信号和，与定子三相电流实测信号和相比较，由滞环控制器产生逆变所需的三相信号。控制系统结构转子电流经过解耦后，就可用直流调速的方法对其进行控制。在控制系统中，给定量是转速，受控量是电磁转矩转子电流的转矩分量。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，两者之间实行串级联接，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管变流器的触发装置。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。电流调节器的作用是电流跟随，过流保护和及时抑制。为了获得良好的动静态性能，双闭环调速系统的两个调节器般都采用调节器。两个调节器的输出都是带限幅的，转速调节器的输出限幅饱和电压是，它决定了电流调节器给定电压的最大值，电流调节器的输出限幅电压是，它限制了晶闸管变流器输出电压的最大值。第章