武汉理工大学《电力拖动运动控制系统》课程设计说明书
课程设计任务书
学生姓名： 专业班级：
指导教师： 饶浩彬 工作单位： 自动化学院 题 目: V-M双闭环直流可逆调速系统设计 初始条件：
1．技术数据及技术指标：
直流电动机：PN=3KW ,UN=220V , IN=17.5A, nN=1500r/min , Ra=1.25Ω 堵转电流 Idbl=2IN, 截止电流 Idcr=1.5IN，GD2=3.53N.m2 三相全控整流装置：Ks=40 ,Rrec=1. 3Ω 平波电抗器：RL=0. 3Ω
电枢回路总电阻 R=2.85Ω，总电感 L=200mH ,
滤波时间常数：Toi=0.002s , Ton=0.01s, 其他参数：Unm*=10V ,Uim*=10V , Ucm=10V σi≤5% , σn≤10
要求完成的主要任务:
1．技术要求：
(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作 (2) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续 2．设计内容：
(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图
(2) 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）
(3) 动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求
(4) 绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图） (5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书
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时间安排：
课程设计时间为一周半，共分为三个阶段：
（1） 复习有关知识，查阅有关资料，确定设计方案。约占总时间的20% （2） 根据技术指标及技术要求，完成设计计算。约占总时间的40% （3） 完成设计和文档整理。约占总时间的40%
指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名：
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目录 摘要······························································1 1设计任务及要求··················································2 1.1技术数据····················································2 1.2设计要求····················································2 2双闭环调速系统的总体设计········································2 3主电路的设计····················································5 3.1主电路电气原理图及其说明····································5 3.2平波电抗器参数的计算········································6 3.3 变压器参数的计算············································7 3.4晶闸管元件参数的计算········································7 3.5保护电路····················································8 4电流调节器的设计················································9 4.1电流环结构框图的化简········································9 4.2电流环参数的计算···········································10 4.2.1确定时间常数··········································10 4.2.2电流调节器结构的选择··································10 4.2.3计算电流调节器的参数··································11 4.2.4校验近似条件··········································11 4.2.5计算调节器的电阻和电容································12 5转速调节器的设计···············································13 5.1转速环结构框图的化简·······································14 5.2转速环参数的计算···········································14 5.2.1确定时间常数··········································14 5.2.2转速调节器结构的选择··································15 5.2.3转速调节器参数的计算··································16 5.2.4校验近似条件··········································16 5.2.5计算调节器的电阻和电容································16 5.2.6校核转速超调量········································17 6系统建模及仿真实验·············································18 6.1 MATLAB仿真软件介绍········································18 6.2 双闭环建模················································18 6.3 双闭环仿真················································18 6.4 仿真波形分析··············································19 7总结与体会·····················································21 参考文献······················································22 附录····························································23
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摘要
直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，在一定程度上满足了生产要求。
V-M双闭环直流调速系统是晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），系统通过调节器触发装置GT的控制电压Uc来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。本次课设用实际电动机和整流装置数据对V-M双闭环直流调速系统进行设计，建模与仿真。 关键词：双闭环调速ACR ASR 建模与仿真
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武汉理工大学《电力拖动运动控制系统》课程设计说明书
1设计任务及要求
1.1技术数据
直流电动机：PN=3KW , UN=220V , IN=17.5A, nN=1500r/min , Ra=1.25Ω 堵转电流 Idbl=2IN, 截止电流 Idcr=1.5IN，GD2=3.53N.m2 三相全控整流装置：Ks=40 ,Rrec=1. 3Ω 平波电抗器：RL=0. 3Ω
电枢回路总电阻 R=2.85Ω，总电感 L=200mH , 滤波时间常数：Toi=0.002s , Ton=0.01s, 其他参数：Unm*=10V ,Uim*=10V , Ucm=10V
σi≤5% , σn≤10
1.2设计要求
(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作
(2) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续
2双闭环调速系统的总体设计
改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。尽管电枢反接需要较大容量的晶闸管装置，但是它反向过程快，由于晶闸管的单向导电性，需要可逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路，电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电；反转时，由反组晶闸管装置VR供电。如图1所示两组晶闸管分别由两套触发装置控制，可以做到互不干扰，都能灵活地控制电动机的可逆运行，所以本设计采用两组晶闸管反并联的方式。并且采用三相桥式整流。虽然两组晶闸管反并联的可逆V-M系统解决了电动机的正、反转运行的问题，但是两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，，称作环流，一般地说，这样的环流对负载无益，只会加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率。环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。为了防止产生直流平均环流，应该在正组处于整流状态、Udof 为正时，强迫让反组处于逆变状态、使Udor为负，且幅值与Udof相等，使逆变电压Udor把整流电压Udof顶住，则直流平均环流为零。于是
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