系统的建模与参数设置 系统仿真结果的输出及结果分析 第九章回顾与展望参考文献 致谢 第章概述 引言 电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于般生产机械 需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中，用以控制位置 速度加速度压力张力和转矩等。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，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后，生 产出成套的晶闸管整流装置组成晶闸管电动机调速系统，和旋转变流机组及离子拖动变流 装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显 示出较大的优越性。而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。 任务背景 自年代以来，国内外在电气传动领域内，大量地采用了晶闸管直流电动机调速 技术简称调速系统。尽管当今功率半导体变流技术已有了突飞猛进的发展，但在 工业生产中系统的应用量还是占有相当的比重。在工程设计与理论学习过程中， 会接触到大量关于调速控制系统的分析综合与设计问题。传统的研究方法主要有解析法， 实验法与仿真实验，其中前两种方法在具有各自优点的同时也存在着不同的局限性。 以计算机作为工具的计算和仿真技术能为各种不同的控制系统提供种方便，灵活多变的 活的数学模型，在这个活的数学模型上进行实验研究，不仅省钱，而且安全，周期 短见效快鉴于上述优点，我们需要开发和研究既能够进行直流双闭环的系统设计，又能 将设计结果进行系统仿真的软件，以方便工程设计和理论学习。 直流双闭环调速系统的原理及其应用 直流双闭环调速系统的意义 若采用调节器的单个转速闭环直流调速系统，可以在保证系统稳定的前提下实现转 速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，单闭环系统就难以满足需要，因为在单 闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。在单闭环直流调速系统中，电流截 止负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只能在超过临界电流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。对于经常正反转运行的调速系统， 尽量缩短起制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此，在电机最大允许电流和转矩 受限制的条件下，应该充分利用电机的过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流转矩 为允许的最大值，使电力拖动系统以最大的加速度起动，到达稳态转速时，立即让电流降下 来，时转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。实际上，由于主电路电感的作用，电流 不可能突跳。为了实现在允许的最快起动，关键是获得段使电流保持为最大值的恒流过程。 按照反馈控制规律，采用个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负 反馈就应该能够得到近似的恒流过程。这时，采用个调节器是不够的，可在系统中设置两 个调节器，即使用双闭环直流调速系统。 第二章直流调速系统的方案选择 直流电动机的选择和参数设定 本次设计要求直流电动机的额定参数 ，电枢电阻，电影响，三次谐波对电源 干扰主变压器采用联结。 因调速精度要求高，为获得良好的静动态性能，故选用转速电流双闭环调 速系统，且两个调节器采用调节器，电流反馈进行限流保护，出现故障电流 时由过流继电器切断这电路电源。 为使线路简单工作可靠装置体积小，宜选用及组成的六脉 冲集成触发电路。 该系统采用减压调速方案，故励磁应该保持恒定，励磁绕组采用三相桥式整 流电路供电，电源可从主变压器二次侧引入，为保证先加励磁后加电枢电压，主 接触器主触点应该在励磁绕组通电后方可闭合，同时设有弱励磁保护环节。 系统的结构选择 若采用转速负反馈和调节器的单闭环调速系统虽然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。河北化工医药职业技术学院毕业论文 直流传动双闭环调速系统 专业班级 学号 指导教师 成绩 年月 直流传动双闭环调速系统 摘要 采用工程设计方法对双闭环直流调速系统进行辅助设计，选择调节器结构， 进行参数计算和近似校验并建立起制动抗电网电压扰动和抗负载扰动的 仿真模型分析转速和电流的仿真波形，并进行调试，使双 闭环直流调速系统趋于完善合理 关键词调节器双闭环直流调速系统仿真 , , , 目录 第章概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 任务背景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 直流双闭环调速系统的原理及其应用„„„„„„„„„„„„„„„ 直流双闭环调速系统的意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第二章直流电动机的选择和参数设定„„„„„„„„„„„„„ 直流电动机的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„ 电动机供电方案的选择„„„„„„„„„„„„„„ 系统结构选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 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„„„„„„„„„„„„„„„„„ 整流变压器的计算„„„„„„„„„„„„„„„„ 晶闸管原件的选择„„„„„„„„„„„„„„„ 平波电抗器的选择计算„„„„„„„„„„„„„ 励磁电路原件的选择 第四章触发电路的选择与原理 触发电路的选择 触发电路的原理图 第五章控制电路的设计与计算 电流截止反馈环节的选择 调速系统静态参数精度的计算 给定环节的选择 控制电路的支流电源的选择 继电器接触器控制电路的设计 第六章双闭环直流调速系统的动态设计 电流调节器的设计 转速调节器的设计 第七章直流调速系统的原理图 第八章直流调速系统仿真 系统的建模与参数设置 系统仿真结果的输出及结果分析 第九章回顾与展望参考文献 致谢 第章概述 引言 电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于般生产机械 需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中，用以控制位置 速度加速度压力张力和转矩等。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，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后，生 产出成套的晶闸管整流装置组成晶闸管电动机调速系统，和旋转变流机组及离子拖动变流 装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显 示出较大的优越性。而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。 任务背景 自年代以来，国内外在电气传动领域内，大量地采用了晶闸管直流电动机调速 技术简称调速系统