重大的变革。

机械特性，从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。

直流电动机具有良好的起制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机矿井卷扬机挖掘机海洋钻机金属切削机床造纸机高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。

近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。

研究课题的目的和意义在单闭，可以保证稳态精度虽快速性的限制来换取系统稳定的，但是电路较简单。

本设计的题目是双闭环直流电机调速系统的设计。

采用静止式可控整流器即改革后的晶闸管电动机调速系统作为调节电枢供电电压需要的可控直流电源。

由于开环调速系统都能实现定范围内的无级调速，但是许多需要调速的生产机械常常对静差率有要求则采用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。

如果对系统的动态性能要求较高，则单闭环系统就难以满足需要。

系统就难以满足需要。

而转速电流双闭环直流调节系统采用调节器可以获得无静差构成的滞后校正静差率有要求则采用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。

的可控直流电源。

由于开环调速系统都能实现定范围内的无级调速，但是许多需要调速的生产机械常常对部分内容简介调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管，将晶闸管的单向导电性与相位控制原理相结合，构成可控直流电源，以实现电枢端电压的平滑调节。

本设计的题目是双闭环直流电机调速系统的设计。

采用静止式可控整流器即改革后的晶闸管电动机调速系统作为调节电枢供电电压需要的可控直流电源。

由于开环调速系统都能实现定范围内的无级调速，但是许多需要调速的生产机械常常对静差率有要求则采用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。

如果对系统的动态性能要求较高，则单闭环系统就难以满足需要。

而转速电流双闭环直流调节系统采用调节器可以获得无静差构成的滞后校正，可以保证稳态精度虽快速性的限制来换取系统稳定的，但是电路较简单。

所以双闭环直流调速是性能很好应用最广的直流调速系统。

本设计选用了转速电流双闭环调速控制电路，本课题内容重点包括调速控制器的原理，并且根据原理对控制器的两个调节进行了详细地设计。

概括的整个电路的动静态性能，并各个部分的保护和晶闸管的触发电路设计，最后将整个控制器的电路图设计完成，并且进行仿真。

第章绪论直流调速系统的概述三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。

首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了次大的跃进。

同时，控制电路已经实现高集成化小型化高可靠性及低成本。

以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。

直流调速技术不断发展，走向成熟化完善化系列化标准化，在可逆脉宽调速高精度的电气传动领域中仍然难以替代。

直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速，以满足工作机械的要求。

从机械特性上看，就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。

直流电动机具有良好的起制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机矿井卷扬机挖掘机海洋钻机金属切削机床造纸机高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。

近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。

研究课题的目的和意义在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差些。

双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善因此，在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速动态变化会比单闭环系统小得多。

用经典的动态校正方法设计调节器须同时解决稳准快抗干扰等各方面相互有矛盾的静动态性能要求，需要设计者有扎实的理论基础和丰富的实践经验，而初学者则不易掌握，于是有必要建立实用的设计方法。

大多数现代的电力拖动自动控制系统均可由低阶系统近似。

若事先深入研究低阶典型系统的特性并制成图表，那么将实际系统校正或简化成典型系统的形式再与图表对照，设计过程就简便多了。

这样，就有了建立工程设计方法的可能性。

设计内容和要求设计要求该调速系统能进行平滑地速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽地转速调速范围，系统在工作范围内能稳定工作。

系统静特性良好，无静差静差率。

动态性能指标转速超调量，电流超调量，动态最大转速降，调速系统的过渡过程时间调节时间。

系统在负载以上变化的运行范围内电流连续。

调速系统中设置有过电压过电流保护，并且有制动措施。

主电路采用三项全控桥。

设计内容根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。

调速系统主电路元部件的确定及其参数计算包括有变压器电力电子器件平波电抗器与保护电路等。

驱动控制电路的选型设计模拟触发电路集成触发电路数字触发电路均可。

动态设计计算根据技术要求，对系统进行动态校正，确定调节器与调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。

绘制双闭环直流不可逆调速系统电器原理图要求用计算机绘图，并用或软件进行拖动控制系统仿真以及硬件仿真。

建立传递函数方框图，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。

技术参数晶闸管整流装置，。

负载电机额定数据，，，。

系统主电路，。

第章双闭环直流调速系统设计框图直流电机的供电需要三相直流电，在生活中直接提供的三相交流电源，因此要进行整流，则本设计采用三相桥式整流电路变成三相直流电源，最后达到要求把电源提供给直流电动机。

如图设计的总框架。

图双闭环直流调速系统设计总框架三相交流电路的交直流侧及三相桥式整流电路中晶闸管中电路保护有电压电流保护。

般保护有快速熔断器，压敏电阻，阻容式。

根据不同的器件和保护的不同要求采用不同的方法。

根据选用的方法，分别计算保护电路的各个器件的参数。

驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个双闭环直流调速系统的动态数学模型，可以参考该系统的动态结构形式，双闭环直流调速系统的动态结构框图如图所示图双闭环直流电机调速系统的动态数学结构框图图框图中的各个参数已经在第六章设计好了。

则把这些参数的值代入框图中的公式就可得到以下框图。

图双闭环直流调速系统动态结构框图为了分析双闭环调速系统的特性，在转速调节器和速度调节器的输出端设置个限幅值，限幅值的大小可以根据所选的运算放大器的输入电压的大小来选定，本设计选取的限幅值为。

根据动态模型图以及计算参数，用进行仿真，主要是仿真电动机的输出转速。

但是通过仿真得到的转速超调量很大，不满足设计的估计值，原因可能是还有些因素没有考虑到，比如电动机的数学模型是理想化的，应该有其他的因素影响，这是设计中没有考虑到的，而且计算得到的是近似值，通过的是工程设计方法，与实际还是有误差的。

在仿真过程中发现整流电路的输出电压超过了最大计算值，所以在输出端也加个限幅值。

通过仿真发现仿真的转速超调量大于设定值，所以在仿真中通过调节转速微分负反馈环节来抑制超调。

并在秒时加入扰动。

最终得到的转速仿真图形如图所示图双闭环直流电机转速输出仿真图形从图可以很明显的看出转速的起动和扰动的现象。

从仿真得到的转速曲线图中可以得出转速超调量为，基本满足设计的要求，但是与设定值相比还是有误差。

在秒的时候，转速达到个稳定值，系统无静差运行，其中在秒的时候输入个负载扰动量，在秒的时候扰动消失，速降达到了，过了秒之后转速又达到稳定值。

从图中可以看出，扰动很快得到了调节，这是两个型调节器自动调节的作用。

另外从图中也可以看到，系统是无静差运行的，符合设计的要求。

从仿真的结果来看，得到这样结论工程设计方法在推导过程中为了简化计算做了许多近似的处理，而这些简化处理必须在定的条件下才能成立。

例如将可控硅触发和整流环节近似地看作阶惯性环节，设计电流环时不考虑反电势变化的影响将小时间常数当作小参数近似地合并处理设计转速环时将电流闭环从二阶振荡环节近似地等效为阶惯性环节等。

仿真实验得到的结果也并不是和系统实际的调试结果完全相同，因为仿真实验在辨识过程中难免会产生模型参数的测量误差，而且在建立模型过程中为了简化计算，忽略了许多环节的非线性因素和次要因素。

如可控硅触发和整流环节的放大倍数和失控时间，这些都是非线性参数，但在仿真中被近似看作常数再如，设计电流调节器时只考虑电流连续时的情况，而忽略了电流断续时的情况。

添了微分负反馈使得快速的达到稳态值，超调量也减少。

但是微分容易引起振荡所以要加死区环节。

以上些原因，在应用工程设计方法时应该注意的，以减小理论设计与实际之间的差距。

小结本文是对双闭环直流电机调速系统的设计，通过几个月的努力对该电路有了较为深入的研究，也进步熟悉了双闭环直流调速系统的结构形式工作原理及各个器件的作用和设计。

本设计的主要工作是设计直流调速控制器的电路，设计的电路都是模拟电路，详细地介绍了器件的保护电流调调节器转速调节器以及晶闸管的触发电路的设计过程，当然还有其它电路的设计，最后得到整个调速控制的电路原理图。

毕业设计期间，借用图书馆的书籍以及通过网络上的搜索，查阅了许多关于本设计的书籍和资料，学会了如何使用现有的图书馆资料，让我真正的把在大学里学的数字资源检索