十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计

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1、电气工程及其自动化课程设计题目十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计目录交直流调速系统的设计摘要1绪论21方案选择部分31.1设计要求31.2调速的方案选择31.2.1直流电动机的选择31.2.2电动机供电方案的选择31.2.3系统的结构选择31.2.4直流调速系统的总体结构框图41.3主电路的计算41.3.1整流变压器的计算41.3.2晶闸管元件的选择51.3.3晶闸管保护环节的计算61.3.4平波电抗器的计算81.4触发电路的选择与校验91.5控制电路的计算101.5.1给定电源和给定环节的设计101.5.2转速检测环节和电

2、流检测环节的设计与计算、调速系统的静态参数设计101.6双闭环直流调速系统的动态设计111.6.1电流调节器的设计111.6.2转速调节器的设计122MATLAB仿真142.1系统的建模与参数设置142.1.1开环物理模型的构建142.1.2单闭环物理模型的构建152.1.3双闭环物理模型的构建152.2系统动态仿真结果的输出及结果分析162.2.1开环数学模型162.2.2单闭环数学模型及其仿真结果162.2.3双闭环数学模型及其仿真结果172.3系统仿真结果总体分析182.3.1电机转速曲线182.3.2电机电流曲线18参考

3、文献20交直流调速系统的设计摘要直流调速系统具有调速范围广精度高动态性能好和易于控制等优点，因此本设计运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用SIMULINK对系统进行各种参数的给定下的仿真。通过建模、仿真验证理论分析的正确性。也可以制作硬件电路。同时通过本次课程设计能够加强我们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。达到综合提高我们的工程设计与动手能力的目的。各个仿真结果都基本上符合设计要求。关键词：直流电机、双闭环

4、调速系统、MATLAB/SIMULINK仿真绪论在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良

5、好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础

6、，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。1方案选择部分1.1设计要求(1）电枢回路总电阻取R=2Ra;总分轮力矩GD2=2.5GDa2=2.5*58.02N•M2，极对数P=1。(2）其

7、它未尽参数可参阅教材第二章2.3.2节中“工程设计方法在双闭环直流调速系统中的应用”的有关数据。(3）要求：调速范围D=10,静差率S<=5%,稳态无静差，电流超调量δI%<=5%,电流脉动系数SI<=10%;启动到额定转速时的转速退饱和超调量δN<=10%.(4）要求系统具有过流，过压，过载和缺相保护。(5）要求触发脉冲有故障封锁能力。(6）要求对拖动系统设置给定积分器。1.2调速的方案选择1.2.1直流电动机的选择根据设计要求，本次课程设计采用Z2-91型直流电动机。1.2.2电动机供电方案的选择三相全控桥式整流器电路采用共

8、阴极接法的三相半波和共阳极接法的三相半波的串联组合，由于共阴极组在正半周导电，流经变压器的是正向电流；共阳极组在负半周导电，流经变压器的是反向电流，因此变压器绕组中没有直流磁通，且每相绕组正负半周都有电流流过，提高了变压器的利用率，且直流侧脉动较小，元件利用率较