【毕业设计】双闭环直流调速系统的设计

直流斩波器和脉宽调制交换器采用受器件各量限制，适用于中小功率的系统。

根据本此设计的技术要求和特点选系统。

在系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的输出，瞬时电压。

由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。

考虑使电路简单经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥交流器供电方案。

因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约半，这是三相桥式整流电路的大优点。

并且晶闸管可控整流装置无噪声无磨损响应快体积小重量轻投资省。

而且工作可靠，能耗小，效率高。

同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。

综上选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。

海尔学院机电学院毕业项目设计书调速系统方案的选择计算电动机电动势系数，当电流连续时，系统额定速降为，开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率，远大于若则可知开环调速系统的额定速降是，而工艺要求的是，故开环调速系统无能为力，需采用反馈控制的闭环调速系统。

因调速要求较高，故选用转速负反馈调速系统，采用电流截止负反馈进行限流保护，出现故障电流时由过流继电器切断主电路电源。

为使线路简单，工作可靠，装载体积小，宜用组成的集成六脉冲触发器。

该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定。

采用三相全控桥式整流电路供电。

由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路供电方案。

电动机额定电压为，为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低。

为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器应采用联结。

该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定。

励磁绕组采用三相全控桥式整流电路供电，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，主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合，同时设有弱磁保护环节。

直流调速系统框图如图所示海尔学院机电学院毕业项目设计书总体结构设计采用双闭环调速系统，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。

双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。

得到过电流的自动保护。

显然静特性优于单闭环系统。

在动态性能方面，双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电网电压扰动。

直流调速系统的框图如图所示海尔学院机电学院毕业项目设计书图直流双闭环调速系统结构图海尔学院机电学院毕业项目设计书第二章双闭环直流调速系统原理速度调节器根据速度指令和速度反馈的偏差进行调节，其输出是电流指令的给定信号对于直流电动机来说，控制电枢电流就是控制电磁转矩，相应的可以调速。

电流调节器根据和电流反馈的偏差进行调节，其输出是功率变换器件的的控制信号。

进而调节的输出，即电机的电枢电压，由于转速不能突变，电枢电压改变后，电枢电流跟着发生变化，相应的电磁转矩也跟着变化，由，只要与不相等转速会相应的变化。

整个过程到电枢电流产生的转矩与负载转矩达到平衡，转速不变后，达到稳定。

原理图如图所示。

图双闭环直流调速系统原理图优点般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态。

这种理想的起动过程如图所示。

为实现在约束条件快速起动，关键是要有个使电流保持在最大值的恒流过程。

根据反馈控制规律，要控制个量，只要引入这个量的负反馈。

因此采用电流海尔学院机电学院毕业项目设计书负反馈控制过程，起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。

采用转速电流双闭环控制系统电流环小时间常数。

按小时间常数近似处理，取。

三确定将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。

四电流调节器的结构选择电流调节器选用型，其传递函数为五选择电流调节器参数海尔学院机电学院毕业项目设计书超前时间常数电流环开环增益因为要求，故应取，因此于是，的比例系数为。

六计算电流调节器的电路参数图电流调节器原理图电流调节器原理如图所示，按所用运算放大器，取，各电阻和电容值计算如下，取，取，取。

七校验近似条件电流环截止频率海尔学院机电学院毕业项目设计书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是否满足。

现在，满足近似条件。

校验小时间常数的近似处理是否满足条件。

现在，满足近似条件。

转速环的设计转速环的简化图简化后的转速环二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。

三转速环设计系统由于设计要求转速无静差，转速调节器必须含有积分环节有根据动态设计要求，应按典型Ⅱ型系统设计转速环。

海尔学院机电学院毕业项目设计书四转速调节器的结构选择转速调节器选用型，其传递函数为。

五选择转速调节器参数按跟随和抗干扰性能都较好的原则取，则超前时间常数转速开环增益于是的比例系数为。

六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，取，取。

图转速调节器原理图海尔学院机电学院毕业项目设计书七校验近似条件转速环截止频率校验电流环传递函数的近似条件是否满足。

现在，满足简化条件。

校验小时间常数的近似处理是否满足条件。

现在，满足近似条件。

校核转速超调量。

当时，而，因此，能满足设计要求。

海尔学院机电学院毕业项目设计书第五章双闭环直流调速系统的电气原理图继电器接触器控制电路图主电路图电路集成六脉冲触发电路海尔学院机电学院毕业项目设计书图集成六脉冲触发电路直流稳压电源学习文件海尔学院机电学院毕业项目设计书图直流稳压电源原理图双闭环直流调速系统电气原理总图海尔学院机电学院毕业项目设计书海尔学院机电学院毕业项目设计书图双闭环直流调速系统电气原理总图海尔学院机电学院毕业项目设计书第六章双闭环直流调速系统的仿真是矩阵实验室的简称，是美国公司出品的商业数学软件，用于算法开发数据可视化数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括和两大部分。

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系统的建模与参数设置海尔学院机电学院毕业项目设计书图直流双闭环控制系统的电气原理仿真模型系统的仿真结果海尔学院机电学院毕业项目设计书图双闭环直流调速系统的电流和转速曲线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。

仿真曲线分析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