1、压为正极性。本文基于这种思想进行和设计。图双闭环调速系统稳态结构图图双闭环调速系统动态结构图基本数据直流电动机，晶闸管装置放大系数电枢回路电阻电流反馈系数转速反馈系数设计要求静态指标无静差动态指标电流超调量，空载启动到而定转速时的转速超调量参数计算因为，的整定范围在之间，由公式知西华大学课程设计报告第页当时取得最大值，由此计算得。由有。由有。由有。由有。系统设计电流环的设计确定时间常数。整流装置滞后时间常数,三相桥式整流电路的平均失控时间。电流滤波时间常数,三相桥式电路每个波头的时间是，为了基本滤平波头，应有,因此取。电流环小时间常数,按小时间常数近似处理，取。确定电流环设计成何种典型系统。根据设计要求，而且因此，电流环可按典型Ⅰ型系统设计。电流调节器的结构选择。电流。

2、分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。方案选择在单闭环调速系统中用个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器动态参数的调整，系统的动态性能不够好。系统中采用电流截止负反馈环节来限制启动电流，不能充分利用电动机的过载能力获得最快的动态响应，即最佳过渡过程。为了获得近似理想的过度过程，并克服几个信号综合于个调节器输入端的缺点，最好的方法就是将被调量转速与辅助被调量电流分开加以控制，用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速电流双闭环调速系统。所以本文选择方案二作为设计的最终方案。设计要求直流电动机设计双闭环直流晶闸管调速系统，技术要求如下直流电动机额定参数直流电动机的额定参数，电枢电阻，电枢绕组电感，电机飞轮矩，电流过载倍数，电枢回路总电阻可取为，系统总。

3、或开路。晶闸管发生过电流的原因主要有负载端过载或短路个晶闸管被击穿短路，造成其他元件的过电流触发电路工作不正常或受干扰，使晶闸管误触发，引起过电流。晶闸管允许在短时间内承受定的路。控制电路设计本控制系统采用转速电流双闭环结构，其原理图如图所示。图双环调速系统原理图为了获得良好的静动态性能，转速和电流两个调节器般都采用调节器。西华大学课程设计报告第页图中标出了两个调节器的输入输出的实际极性，他们是按照电力电子变换器的控制电压为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图为双闭环调速系统的稳态结构图。图为双闭环调速系统的稳态结构图。和的输入输出信号的极性，主要视触发电路对控制电压的要求而定。若触发器要求的输出为正极性，由于调节器般为反向输入，则要求的输入为负极性，所以，要求输入的给定。

4、脉动电压电流检测整流触发装置电动机负载速度检测电压放大器整流触发装置电动机负载速度检测西华大学课程设计报告第页电流产生脉动转矩,对生产机械不利脉动电流斜波电流流入电源,对电网不利,同时也增加电机的发热。并且晶闸管整流电路的输出电压中除了直流分量外,还含有交流分量。把交流分量引到运算放大器输入端,不仅不起正常的调节作用,反而会产生干扰,严重时会造成放大器局部饱和,从而破坏系统的正常工作。方案二采用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充。

5、对元件工作的条件设置恰当的保护措施。晶闸管主要需要四种保护过电压保护和限制，过电流保护和限制。图整流电路及晶闸管保护电路过电压保护和限制凡是超过晶闸管正常工作是承受的最大峰值电压的都算过电压。产生过压的原因是电路中电感元件聚集的能量骤然释放或是外界侵入电路的大量电荷累积。按过压保护的部位来分，有交流侧保护，直流侧保护和元件保护。元件保护主要是通过阻容吸收电路，连线如图所示。阻容吸收电路的参数计算式根据变压器铁芯磁场释放出来的能量转化为电容器电场的能量存储起来为依据的。由于电容两端的电压不能突变，所以可以有效的抑制尖峰过电压。串阻的目的是为了在能量转化过程中能消耗部分能量，并且抑制回路的振荡。过电流保护和限制由于晶闸管的热容量很小，旦发生过电流时，温度就会急剧上升可能烧坏结，造成元件内部短。

6、调节器选择型，其传递函数为选择电流调节器参数。超前时间常数电流开环增益因要求，故应取，因此。于是，的比例系数为计算电流调节器的电路参数电流调节器的原理图如图所示。按所用运算放大器，取，各电阻和电容值计算如下,取西华大学课程设计报告第页图电流调节器原理图校验近似条件。电流环截止频率校验晶闸管装置传递函数的近似条件是否满足，因为，所以满足近似条件。校验忽略反电动势对电流环影响的近似条件是否满足，现在,满足近似条件。按照上述参数，电流环满足动态设计指标要求和近似条件。转速环的设计确定时间常数。电流环等效时间常数为转速滤波时间常数，根据所用测速发动机纹波情况，取转速环小时间常数按小时间常。

7、轮矩。设计要求稳态无静差，电流超调量空载起动到额定转速时的转速超调量。西华大学课程设计报告第页单元模块设计根据设计要求，本文所设计的双闭环直流晶闸管调速系统主要包含转速给定电路转速检测电路电流检测电路控制电路触发脉冲输出电路整流及晶闸管保护电路电源等几个部分。转速给定电路设计转速给定电路主要由滑动变阻器构成，调节滑动变阻器即可获得相应大小的给定信号。转速给定电路可以产生幅值可调和极性可变的阶跃给定电压或可平滑调节的给定电压。其电路原理图如图所示。图转速给定电路原理图转速检测电路设计转速检测电路的主要作用是将转速信号变换为与转速称正比的电压信号，滤除交流分量，为系统提供满足要求的转速反馈信号。转速检测电路主要由测速发西华大学课程设计报告第页电机组成，将测速发电机与直流电动机同轴连接，测速发。

8、种解函数，最常用的是。可用于求解般的微分方程，他采用四阶五阶龙格库塔法。仿真结果如图所示。西华大学课程设计报告第页图双闭环调速系统仿真结果图上部为电机转速曲线，中部为扰动电流曲线，下部为电机电流曲线。加电流启动时电流环将电机速度提高，并且保持为最大电流，而此时速度环则不起作用，使转速随时间线性变化，上升到饱和状态。进入稳态运行后，转速换起主要作用，保持转速的稳定。在第二秒时，外加扰动信号，此时转速受扰动信号影响有所下降，但因为转速环的作用重新将转速拉入稳定值。西华大学课程设计报告第页图转速开环调速系统仿真结果图上部为转速曲线，下部为电流曲线。因为开环系统中没有反馈信号，而电机在带载的瞬间要有个做功的过程，也就是建立系统带载状态下的稳定状态的过程，这部分功需要增大电机的电流来补偿，同时也会。

9、机输出端即可获得与转速成正比的电压信号，经过滤波整流之后即可作为转速反馈信号反馈回系统。其原理图如图所示。图转速检测电路原理图电流检测电路设计电流检测电路的主要作用是获得与主电路电流成正比的电流信号，经过滤波整流后，用于控制系统中。该电路主要由电流互感器构成，将电流互感器接于主电路中，在输出端即可获得与主电路电流成正比的电流信号，起到电气隔离的作用。其电路原理图如图所示。图电流检测电路原理图西华大学课程设计报告第页整流及晶闸管保护电路设计整流电路如图所示，在整流电路中主要是晶闸管的保护问题。晶闸管具有许多优点，但它属于半导体器件，因此具有半导体器件共有的弱点，承受过电压和过电流的能力差，很短时间的过电压和过电流就会造成元件的损坏。为了使晶闸管装置能长期可靠运行，除了合理选择元件外，还须针。

10、学课程设计报告第页现在,满足近似条件。校验转速超调量。当时，而，因此，能满足设计要求。设计完成的控制系统如图所示。图设计完成的双闭环控制系统西华大学课程设计报告第页系统调试由于本文只进行了理论性设计，故在系统安装与调试阶段只对控制电路部分进行了仿真，以分析直流电机的启动特性。采用中的工具箱对系统在阶跃输入和负载扰动情况下的动态响应主要为转速和电枢电流进行仿真。仿真可采用面向传递函数的仿真方法或面向电气系统原理结构图的仿真方法，本文采用面向传递函数的仿真方法。系统仿真结构如图所示。图系统仿真结构图在仿真过程中，设置很多不同的算法，而不同的算法，对仿真出来波形影响很大。对于用数值方法求解常系数微分方程,简写为或微分方程组，提供了七。

11、牲部分动能，也就是电机的转速，所以产生了静态速降。西华大学课程设计报告第页结论双闭环直流调速系统突加给定电压由静止状态启动时，转速和电流的动态过程如仿真图所示。由于在启动过程中转速调节器经历了不饱和饱和退饱和三个阶段，即电流上升阶段恒流升速阶段和转速调节阶段。从启动时间上看，第二阶段恒流升速是主要的阶段，因此双闭环系统基本上实现了电流受限制下的快速启动，利用了饱和非线性控制方法，达到准时间最优控制。带调节器的双闭环调速系统还有个特点，就是转速必超调。在双闭环调速系统中，的作用是对转速的抗扰调节并使之在稳态是无静差，其输出限幅决定允许的最大电流。的作用是电流跟随，过流自动保护和及时抑制电压的波动。通过仿真可知启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流保持最大，使转速线。

12、近似处理，取。确定将转速环设计成何种典型系统。由于设计要求转速环无静差，转速调节器必须含有积分环节又根据动态设计要求，应按典型Ⅱ型系统设计转速西华大学课程设计报告第页环。转速调节器的结构选择。转速调节器选用型，其传递函数为选择转速调节器参数。按跟随和抗干扰性能都能较好的原则取，则超前时间常数转速环开环增益为于是，的比例系数为计算转速调节器的电路参数。转速调节器原理图如图所示，按所用运算放大器，取，各电阻和电容值计算如下,取图转速调节器原理图校验近似条件。转速环截止频率校验电流环传递函数简化条件是否满足现在,满足简化条件。校验小时间常数近似处理是否满足，西华。

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