直流调速系统设计及仿真和串级调速系统的建模与仿真

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1、湖北理工学院控制系统设计与仿真课程报告电气与电子信息工程学院《控制系统设计与仿真》名称：直流调速系统设计及仿真和串级调速系统的建模与仿真　　　专业名称：　电气工程及其自动化班级：2012电气工程及其自动化一班　　　学　　号：201240220116　姓名：许鹏指导教师：胡学芝、陈学珍设计地点：K2-414、306湖北理工学院控制系统设计与仿真课程报告课程设计任务书2015～2016学年第一学期学生姓名：许鹏专业班级：2012级电气本科一班指导教师：陈学珍、胡学芝工作部门：电气学院一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和串级

2、调速系统的建模与仿真二、设计目的：《控制系统课程设计》是继“自动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。由于它是一门理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。本课程设计将起到从理论过渡到实践的桥梁作用,通过该环节训练达到下述教学目的：1、通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。2、通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，达到培

3、养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。通过它使学生理论联系实际，以实际系统作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。通过设计培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗位从事技术打下良好基础。三、课程设计内容（含技术指标）1．直流调速系统设计及仿真题目和设计

4、要求：（直流调速系统选项一题）(一)直流调速系统的设计选题1(1)电机数如下表：机架序号电动机型号Pn（KW）Un（V）In（A）nn（r/min）Ra（Ω）GDa2（Nm2）Ｐ极对数４Z2-812623011314500.527.441(2)技术数据１．电枢回路总电阻取Ｒ＝２Ｒa；总飞轮力矩：。２．其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。３．要求：调速范围Ｄ＝10，静差率Ｓ５％：稳态无静差，电流超调量；启动到额定转速时的转速退饱和超调量。４．要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。５．要求触发

5、脉冲有故障封锁能力。６．要求给拖动系统设置给定积分器。(3)设计的内容湖北理工学院控制系统设计与仿真课程报告1.调速的方案选择（１）直流电动机的选择（根据上表按小组顺序选择电动机型号）（２）电动机供电方案的选择（要求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控整流器供电方案）；（３）系统的结构选择（要求通过方案比较后，采用转速电流双闭环系统结构）；（４）确定直流调速系统的总体结构框图。2.主电路的计算（可参考“电力电子技术”中有关主电路技术的章节）（１）整流变压器计算，二次侧电压计算；一、二次侧电流的计算；容量的计算。（２）晶闸管元件

6、的选择。晶闸管的额定电压、电流计算。（３）晶闸管保护环节的计算。a)交流侧过电压的保护；b)阻容保护、压敏电阻保护计算；c)直流侧过电压保护；d)晶闸管及整流二极管两端的过电压保护；e)过电流保护。f)交流侧快速熔断器的选择,与元件全连的快速熔断器的选择,直流侧快速熔断器的选择。（４）平波电抗器计算。３.触发电路的选择与校验触发电路种类多，可直接选用，电路中元器件参数可参照有关电路进行选用。4.控制电路设计计算：主要包括：给定电源和给定环节的设计计算、转速检测环节的设计与计算、调速系统的稳态参数计算、调速系统的稳态参数计算。

7、5.双闭环直流调速系统的动态设计：主要设计转速调节器和电流调节器，可参阅双闭环调速系统调节器的工程设计法进行设计。6.对系统进行仿真校验并上交设设说明书。（四）直流调速系统的设计选题4直流电动机：型号Z3-51额定功率PN=5.5kW，额定电压UN=220v额定电流IN=28.6A，额定转速nN=1500r/min,，J=0.021kg·m2励磁方式：他励，励磁额定电流Iex=0.75A要求：(1)静态指标：调速范围D=5，静态指标S<0.1%，(2)动态指标：动态调整时间Δt≤2s，空载起动到额定转速时的转速超调设计要求:

8、1、方案选择及确定2、电路计算和元件选择3、触发电路设计选择4、控制回路设计元件选择和指标校验5、辅助电路设计及选择6、PCB板设计(选做)7、调试方案制订8、对系统进行仿真9、上交设计说明书，原理图湖北理工学院控制系统设计与仿真课程报告2．串级调速系统建模及仿真系统设计数据技术数据：38