反映系统的相对稳定性。超调量越小，则相对稳定性越好，即动态响应比较平稳。调节时间，调节时间又称过渡过程时间，它衡量系统整个调节过程的快慢。定义为从加输人量的时刻起，到输出量进人其稳态值的误差带般取或，响应曲线达到且不再超出该误差带所需的最短时间。抗扰性能指标稳定的调速系统在运行中，如果受到扰动，经历段动态过程后，能达到新的稳态，除了稳态误差以外，在动态过程中输出量变化有多少在多长的时间内能恢复稳定运行这些问题标志着调速系统的抗扰能力。般以系统稳定运行中突加个使输出量降低的负扰动以后的过渡过程作为典型的抗扰过程。课题来源目前，直流调速技术的研究和应用已达到比较成熟的地步，尤其是随着全数字直流调速的出现，更提高了直流调速系统的精度及可靠性。目前国内各大专院校，科研单位和厂家也都在开发直流调速装置，但大多数调速技术都是结合工业生产中，而在民用中应用相对较少，所以应用已有的成熟技术开发性能价格比高，具有自主知识产权的直流调速单元，将有广阔的应用前景。直流斩波电路原理实验和直流电机的调速实验都是电力电子技术课程要求必须开设的实验。本课题是应生产教仪的厂家的需要，研制开发出套控制平滑稳定经济实用简便可靠性高操作方便的直流调速控制挂箱以供大中专院校实验教学之用，利用该挂箱设备可以进行的实验项目有降压斩波电路实验升压斩波电路实验可逆直流调速实验，实现了斩波实验电路与可逆调速实验电路的兼容。文献综述直流调速系统研究直流电动机因其可以方便地通过改变电枢电压和励磁电流实现宽范围的调速而得到广泛的应用调节电枢串联电阻来改变电枢上的电压，是最经典的直流电机调速方法，有相当部分的电能消耗在所串联电阻上，很不经济。年代，以晶闸管为功率开关器件的斩波调速器以其无级高效节能而得到大力推广但晶闸管斩波调速器不足之处是晶闸管旦被触发摘要以电力电子学和电机调速技术为基础，本文设计了种基于直流脉宽调速控制技术的直流电机调速系统。为了得到较好的动静态性能，该控制系统采用了双闭环控制，同时速度调节器和电流调节器都选用调节器。本调速系统采用半桥型电路作为主电路，它相当于降压斩波电路和升压斩波电路的串联组合，选用全控型器件作开关器件。控制电路以集成控制器为核心，输出的脉宽调制信号经放大后作为的驱动信号。实验证明本调试系统直流电压大小调节和电机可逆运行的实现非常方便，并具有较硬的静特性和机械特性。关键词升降压斩波电路直流脉宽调速，表，则在设计实际系统时，只要能把它校正或简化成典型系统的形式，就可以利用现成的公式和图表来进行参数计算，这样，就建立了工程设计方法的可能性。直流拖动系统直流电动机转速和其他参量之间的稳态关系可表示为式中转速电枢电压电枢电流电枢回路总电阻励磁磁通由电机结构决定的电动势常数。由上式可以看出，调节电动机的转速有三种方法调节电枢供电电压即保持和不变，通过调节来调节，是种大范围无级调速方式。减弱励磁磁通即保持和不变，通过减少来升高，是种小范围无级调速方式。改变电枢回路电阻即保持和不变，通过调节来调节，是种大范围有级调速方式。对于要求在定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能实现有级调速减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大。调速系统的性能指标稳态性能指标调速范围生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫调速范围，用字母表示，即其中和般都指电动机额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的转速。在直流电机调压调速系统中，常以电动机的额定转速为最高转速。静差率当系统在转速下运行时负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落，与理想空载转速之比，称作静差率，即显然，静差率是用来衡量调速系统在负载变化下的稳定度的。它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高。然而，静差率和机械特性硬度又是有区别的。静差率不仅与转速降落有关，还与理想空载转速的大小有关。动态性能指标调速系统的动态性能指标包括跟随性能指标和抗扰性能指标两类。跟随性能指标在给定信号或称参考输人信号的作用下，系统输出量的变化可用跟随性能指标来描述通常使用阶跃响应性能指标，即以输出量的初始值为零，给定信号阶跃变化下的过渡过程为典型的跟随过程。般希望在阶跃响应中输出量与其稳态值的偏差越小越好，达到的时间越快越好。具体的指标有下列几项上升时间在典型的阶跃响目录摘要第章引言直流拖动系统调速系统的性能指标课题来源文献综述直流电机参数第章直流调速系统总体介绍与主电路原理电路组成及系统分析主电路工作原理主电路的组成第章控制电路基本原理的理论基础实现方法直流电机的控制技术第章转速调节器和电流调节器的设计调节器的基本原理速度调节器电流调节器触发输入及保护装置波形发生器电流检测给定单元致谢参考文献第章引言在现代科学技术革命过程中，电气自动化在世纪的后四十年曾进行了两次重大的技术更新。次是元器件的更新，即以大功率半导体器件晶闸管取代传统的变流机组，以线形组件运算放大器取代电磁放大器件。后次技术更新主要是把现代控制理论和计算机技术用于电气工程，控制器由模拟式进入了数字式。在前次技术更新中，电气系统的动态设计仍采用经典控制理论的方法。而后次技术更新是设计思想和理论概念上的个飞跃和质变，电气系统的结构和性能亦随之改观。在整个电气自动化系统中，电力拖动及调速系统是其中的核心部分。现代的电力拖动控制系统都是由惯性很小的晶闸管电力晶体管或其他电力电子器件以及集成电路调节器等组成的。经过合理的简化处理，整个系统般都可以用低阶近似。而以运算放大器为核心的有源校正网络调节器，和由等元件构成的无源校正网络相比，又可以实现更为精确的比例微分积分控制规律，于是就有可能将各种各样的控制系统简化和近似成少数典型的低阶系统结构。如果事先对这些典型系统作比较深入的研究，把它们的开环对数频率特性当作预期的特性，弄清楚它们的参数和系统性能指标的关系，写成简单的公式或制成简明的行运算后作为它的输出，它的输出接到单元的输入。下面简要介绍下电流调节器的工作原理。为了调节电流负反馈强度，电流检测环节内有电位器可供调节，般情况下电位器是这样整定的即当主回路是时，使上取出的电压为。由于电流给定值最大为，所以当主回路电流是时，系统就会被堵转。构成对电流偏差信号的调节器，它的传递函数结构图如下图电流调节器流程图图中电流给定值以电压表示电流反馈值以电压表示电流调节器输出调节器比例系数，，为反馈分压器分压系数。调节器强制积分时间常数，调节器反馈回路微分时间常数，微分反馈分压系数。调节器反馈回路惯性时间常数，可以根据系统对电流调节内环的要求，整定的数值。为电流给定过流信号联锁输入图电流调节器原理图触发输入及保护装置本控制单元由电平变换及过流保护两个环节组成。触发装置输入环节为信号变换环节，通过对偏移电位器的调节，当端输入不变时，其端输出电压可得到间的任意值，同时，当信号不变时在∆的情况下输出信号可以按定的速度上升，而在∆的情况下，其输出信号则可以按另速度下降，其好处有二，第当调节器输出有较大的脉动时，可使触发装置免于产生多余脉冲，第二在有环流可逆系统中，人为地使脉冲的前移速度低于脉冲的后移速度，可以限制动态环流的值。此外，本环节还可以调节值即∂和值即第静态特性输入与输出的关系从调节器来的控制信号由端输入，它与调节偏移的电位器所得的电压进行叠加，在的基极得到的电位为式中当忽略了饱和压降其临界状态因此测量电阻欧姆形成电流反馈信号。给定单元给定单元由电源，双刀双掷开关，隔离用二极管，降压电阻及给定电位器组成。电源为反向给定，为正向给定。致谢首先要感谢我的指导老师李瑾老师。在她的悉心指导下，我才得以顺利的完成本次毕业设计。她从最初就为我们制定了周密科学的工作任务安排，每次都很认真的查看我们的工作日志完成情况，对于我们的提问也总给予耐心的解答。我还要感谢同组的同学，跟他们起讨论相关的课题，使我的思路得以极大的开阔，并能发现自己在些内容上的欠缺。另外，我也深深的感受到了同学间的互相帮助和友谊。这也是我顺利完成毕业设计的大动力。还有许多在论文完成过程中给予我帮助的人，在此不列举了，并表示最衷心的感谢。参考文献许晓峰电机及拖动北京高等教育出版社，莫正康电力电子应用技术北京机械工业出版社，宋书中交流调速系统北京机械工业出版社，陈坚电力电子学电力电子变换和控制技术高等教育出版社，陈伯时电力拖动自动控制系统机械工业出版社，黄俊，王兆安电力电子变流技术北京机械工业出版社，马志源电力拖动控制系统北京科学出版社，高美霞，黄小芹直流调速系统研究包头钢铁学院学报，年卷期，起止页码王玉茹，逄海萍种直流调速实验装置的设计山东科学，国内统刊号，起止页码秦养浩，汪东林智能模块大功率直流调速系统电工技术，国内统刊号，起止页码王兆安，电力电子技术，第版，北京机械工业出版社，张玉峰，刘海宽，王树臣直流调速系统的研究沈阳工业大学学报，年月任英玉，付光杰，双馈调速系统的各种保护电路，大庆石油学院学报，年月彭军，杜复旦等，控制电机中减少电磁干扰的几项技术，现代电子技术，年第期美著，王聪，赵金等译，现代电力电子学与交流传动，北京机械工业出版社，的临界值为相应的的临界值为当时，导通，使不变，因此即使继续上升，即继续上升却保持等于值不变。显然第动态特性前已分析过稳态情况下输入与输出的关系如下由于，因此电容器两端的电压为当控制信号突然下降时，即∆，同样由于两端的电压不能突变，所以截止，造成导通，同理基极节点有以下关系∆因此∆∆由上可知，当控制信号突变时，输出电压变化速度只与∆