转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计

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1、转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计扌商要：直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计屮调速系统的主电路釆用了三相全控桥整流电路来供电。控制系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者Z间实行嵌套联接。确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析。本次设计的主耍任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标

2、要求的电力拖动系统的调节器，通过在DJDK-1型电力电子技术及电机控制试验装置上的调试,并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器绪论11、双闭环调速系统的工作原理31.1、双闭环调速系统的工作原理31.2、双闭环调速系统主电路的数学模型101.3、转速和电流两个调节器设计的给定参数122、设计双闭环调速系统的电流调节器和转速调节器132.1、工程设计方法的基本思路132.2、电流调节器的设计132.3、转速调节器的设计163、Simulink仿真19

3、3.1、电流环的仿真设计193.2、转速环的仿真设计193.3、双闭环直流调速系统的仿真设计20课程设计体会24参考文献25附录26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一次大的跃进。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

4、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

5、从反馈闭环控制的角度来看，它乂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一些。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冋来，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

6、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。1、双闭环调速系统的工作原理及数学模型1.1、双闭环调速系统的工作原理1.1.1转速控制的要求和调速指标生产工艺对控制系统性能的要求经量化和折算后可以表达为稳态和动态性能指标。设计任务书中给岀了本

7、系统调速指标的要求。深刻理解这些指标的含义是必要的，也有助于我们构想后面的设计思路。在以下四项中,前两项属于稳态性能指标，后两项属于动态性能指标(1)调速范D牛产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫"max做调速范围，即(M)(2)fin'差率s当系统在某一转速下运行时，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xlOO%(1-2)静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的。(3)跟随性能指标在给定信号R(r)的作用下，系统输出量C(/)的变化情况可用跟随性能指标来描述

8、。具体的跟随性能指标有下列各项：上升时间°,超调量/,调节时间ts.(4)抗扰性能指标此项指标表明控制系统抵抗扰动的能力，它由以下两项组成：动态降落厶Cmax%,恢复时间1.1.2调速系统的两个基本矛盾在理解了本设计需满足的各项指标之后，我们会发现在权衡这些基本指标的两个矛盾，即1）动态稳定性与静态准确性对系统放大倍