（终稿）【毕业设计论文】串级调速系统的实验开发和仿真研究.doc（最终版）㊣精品文档值得下载

内几乎都采用直流电动机。

然而由于直流电动机本身结构带有电刷和换向器，成为限制自身发展的主要缺陷，导致其生产成本高制造工艺复杂运行维护工作量大，不能在粉尘爆炸危险等恶劣环境下使用。

而且由于机械换向限制，其最大供电电压与机械强度均有限，所以直流电动机的单机容量转速的提高以及使用环境都受到限制，很难向高速和大容量方向发展，从而限制了直流拖动系统的进步发展。

近年来，其发展速度明显滞后于交流调速系统。

交流电动机与直流电动机相比具有结构简单坚固耐用经济可靠等突出优点，且能在恶劣的甚至在有易燃易爆性气体的环境中安全运行，因而被广泛应用，几乎所有不调速的拖动场合都采用交流电动机。

因此不少国家就致力于交流电动机调速技术的研究，而且交流调速系统的方案也早有多种发明并得到实际应用，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。

其主要原因是决定电动机转速调节因素的交流电源频率的改变和电动机转矩控制都是非常困难的，使交流调速的稳定性可靠性经济性及效率均不能满足生产要求。

近年来，随着新型大功率半导体器件大规模集成电路计算机技术的发展和电力电子器件的更新换代，加上交流电动机本身的优越特性，交流调速技术获得飞速发展。

目前交流电力拖动系统已具备了较宽的调速范围较高的稳态精度较快的动态响应较高的工作效率等优异性能，交流传动控制系统逐步取代直流调速已成为明显的发展趋势。

在异步电动机的各种调速技术中，变频技术具有调速精度高特性硬和可靠性高等特点，应用十分广泛。

特别是对于低电压等级的交流电动机调速，变频技术已经很好的解决了节能问题并得到了广泛应用，有非常广阔的发展前景。

但是当调速电动机功率较兰州交通大学毕业设计论文大时，采用变频调速变流元件将面临承受高压变流问题，因而困难较多，且装置复杂庞大，初期投资大，要求使用和维护的技术水平高，成本显著增加，使得企业节能降耗提高效益的目标不能实现。

所以对于大功率交流异步电动机调速问题，特别是高压电动机调速问题，定子回路变频调速难以实现。

串级调速是种简单实用又经济的交流异步电动机调速方法，它是在转子回路中串入附加电动势，通过改变附加电动势的大小，来达到改变转子电流进而改变电直流调速系统与仿真北京中国电力出版社，洪乃刚电力电子和电力拖动控制系统的仿真北京机械工业出版社，罗志强在电机仿真中的应用电气传动自动化张经纬，邹轩，朱燕燕基于的串级调速系统的建模与仿真大电机技术高秀珍电机及控制系统实验北京国防工业出版社，摘要在现代工业中，为了实现各种生产工艺过程的要求，需要采用各种各样的生产机械，这些生产机械大多采用电动机拖动。

交流电动机结构简单坚固耐用经济可靠，且能在恶劣的甚至在有易燃易爆性气体的环境中安全运行，因而被广泛应用。

很多国家直致力于发展交流传动技术，随着电力电子技术计算机技术的发展和电力电子器件的更新换代，交流调速技术获得了飞速发展。

本文介绍次同步转速下串级调速系统，它是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电动势而产生的，属于转差功率回馈型调速系统，具有结构简单可靠经济维护方便等优点，在工业生产中得到了越来越广泛的应用。

串级调速是异步电动机十分经典的调速方法之，它可以实现无级平滑调速，是结构简单发展较快技术难度较小性能比较完善的种控制系统。

串级调速技术除可用于新设备设计外，还可用于对旧设备进行技术改造。

因此，研究和应用串级调速技术具有极大的技术和经济意义。

本文着重对异步电动机串级调速系统的工作原理，静动态基本性能等进行分析研究进行转速电流双闭环串级调速系统的动态参数设计讨论了具有双闭环控制的串级调速系统的工作过程，并用软件对系统的性能进行了仿真。

关键词异步电动机串级调速双闭环控制仿真目录摘要绪论运动控制系统的背景与意义交流调速系统的现状本课题的研究内容与目标串级调速的基本原理交流调速的基本方式异步电动机串级调速的原理串级调速系统的基本类型串级调速系统方案的确定串级调速系统转子整流电路的工作状态串级调速系统的调速特性次同步串级调速系统的机械特性异步电动机在自然接线方式下的最大转矩串级调速异步电动机工作在第工作区内的机械特性串级调速异步电动机工作在第二工作区内的机械特性三相异步电机串级调速系统的仿真中和的工具箱。

和的结构及参数设计电流调节器的设计转速调节器的设计串级调速的仿真研究双闭环串级调速的仿真模型系统的仿真结果及分析串级调速系统的实验开发型实验设备简介绕线式异步电机串级调速系统的实验设计实验目的实验所需挂件及附件实验线路及原理实验内容预习要求实验方法实验报告注意事项结论致谢参考文献兰州交通大学毕业设计论文绪论运动控制系统的背景与意义运动控制系统是以机械运动的驱动设备电动机为被控对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论指导下组成的电力传动自动控制系统，这类系统控制电动机的转矩转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动控制。

直流电气传动和交流电气传动在世纪先后诞生。

纵观运动控制系统的发展历程，交直流两大电气传动并存于各个工业领域，虽然各个时期科学技术的发展使它们所处的地位所起的作用不同，但它们始，动态平衡。

这阶段的特点是转速调节器由不饱和很快达到饱和，而电流调节器般是不饱和的，以保证电流环的调节作用。

这些都是设计时予以保证的。

第二阶段是恒流升速阶段，即以最大电流给定升速。

这段是电流上升到最大值开始，到转速上升到给定值即静特性上的为止，是启动过程的主要阶段。

在这个阶段中，转速调节器直是饱和的，转速环相当于开环状态，系统表现为在恒值电流给定作用下的电流调节系统，基本上保持电流恒定电流可能超调，也可能不超调，取决于电流调节器的结构和参数。

与此同时，在电流环实现恒流调节的过程中，电动机的反电动势也按线性增长。

对电流调节系统来说，反电动势是个线性渐增的扰动量。

为了克服这个扰动。

和也必须基本上按线性增长，才能保证恒定。

由于电流调节器是调节器，要使它的输出量按线性增长，其输入偏差电压必须维持定的恒值，也就是说应略低于。

上述情况表明，电流恒值调节过程同时伴随着对反电动势扰动的调节过程，反电动势扰动对电流的影响被电流调节器的积分作用所补偿。

因此，为了保证电流环的这种调节作用，在启动过程中，电流调节器是不饱和的，而且要求电流调节器的积分常数和调节对象的时间常数要互相配合，这正是电流调节器在设计的时候需要解决的问题。

同时，还要求整流装置的最大电压必须留有余地，即晶闸管装置也不应该出现饱和，以保证提供足够大的整流电压满足调节能力的需要。

第三阶段是转速调节阶段。

在这个阶段开始时，转速已经达到了给定值，转速调节器的给定与反馈电压平衡，输入偏差为零即，。

但其输出却由于转速调节器的积分作用还维持在限幅值上，所以电动机仍在最大电流下加速，必然使转速超调。

转速超调以后，转速调节器的输入端出现负的偏差电压，使它退出饱和状态，其输出电压也就是电流调节器的给定电压立即从限幅值降下来，主电路电流也随之迅速减小。

但是，由于仍大于负载电流，在段时间内，转速仍继续上升，直到时，转矩，则转速达到峰值。

以后，电动机才开始在负载转矩的作用下减速。

与此相应，电流也出现段小于的过渡过程，直到进入稳态。

综合上述可知，在这段内，转速调节器和电流调节器都不饱和，同时起调节作用。

由于转速环在外环，转速调节器处于主导地位，它使转速迅速趋于给定值，并兰州交环串级调速系统的仿真模型，并且用对串级调速系统进行了仿真研究，分析了交流串级调速系统的静态性能及其动态性能，论证了仿真模型的正确性以及利用进行系统建模与仿真的有效性和可行性，且模型通用性强，修改方便，易于扩展，为今后更深入的研究提供了有效手段，具有重要的理论意义和实用价值。

通过对系统模型的仿真分析，可以看出串级调速系统的静动态特性能满足要求。

该系统既发挥了交流调速的节能成本低高容量易维护等优点，又能获得像直流双闭环调速系统那样良好的动态特性，具有技术实现容易和经济性好的优势。

它对建设节约型社会必将产生积极的推动作用。

兰州交通大学毕业设计论文致谢在此次毕业设计过程中遇到了许多的问题和难点，但在老师和同学的帮助下，特别是在指导教师张斌老师的帮助和鼓励下，所有困难都得到了解决，使我能够圆满的完成毕业设计任务。

在此感谢所有对我进行帮助的老师和同学，特别感谢张老师，是在他的帮助我的毕业设计才得以完成的。

在大学学习生活的四年里，各位任课老师深厚广博的学识使我增长了知识，开拓了视野。

除此之外，班主任老师和辅导员老师的谆谆教诲使我从初来的青涩渐渐走向了成熟，不再盲目的憧憬未来，而知道要踏实稳重的走好今后人生的每段路。

四年来，我收获的不仅仅是专业知识，也不仅仅是做人道理，更多的还有对待种种困难的坚强的心态，我会把这些都当作人生道路中难得的财富，因为它们会激励自己不断的前进，使自己更加坚强，同时对生活赋予新的意义。

和我起学习的同班同学，你们在学习和工作上同样给予我无数的关心帮助与鼓励，使我的生活充满了温暖与快乐，我将永远铭记在心。

在本论文写作过程中，查阅和参考了众多文献资料，得到了许多教益和启发，在此向参考文献的作者致以诚挚的谢意。

由于本人水平有限，加之研究时间较短，所以该系统还有不尽如人意的地方，在以后的时间里有待进步改善。

最后，再次向帮助我的所有老师和同学表示感谢。