课程设计
题 目：三相全控桥晶闸管不可逆直流调速系统 院 （系）： 电信学院 班 级： 自动化08--4 姓 名： 肖焕超 学 号： 17号 指导教师： 叶瑰钧
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二0一一年十二月
摘要
转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数计算。最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析
关键词： 三相全控桥；双闭环； 转速调节器；电流调节器
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目录
1 绪论 ..................................................... 3 1.1直流调速系统的概述 .............................................. 3 1.2研究课题的目的和意义 ............................................ 4 1.3设计内容和要求....................................................................................................................................... 4 2 双闭环直流调速系统的组成和工作原理 .......................... 4
2.1 2.2 2.3
双闭环直流调速系统的结构图 ................................... 5 双闭环直流调速系统的电流调节环 ............................... 6 双闭环直流调速系统的速度调节环 ............................... 6
3 双闭环调速系统的主电路各器件的选择和计算 ..................... 7 3.1直流电机的基本参数 .............................................. 7 3.2.参数的选取和计算 ............................................... 7
3.2. 1 模块参数设置 ............................................... 8 3.2. 2 电流调节器的设计 ........................................... 8 3.2. 3 转速调节器的设计 ........................................... 8
4 基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真 ......................... 9 4.1稳态结构框图和动态数学模型 ...................................... 9
4.1. 1 双闭环调速系统的静态结构框图 ............................... 9 4.1. 2 双闭环调速系统的动态数学模型 ............................... 9
4.2基于原理图的SINULINK仿真 ...................................... 10
4.2. 1 基于直流双闭环动态结构图的仿真模型 ........................ 10
4.3 仿真结果....................................................... 10
4.3. 1 转速响应曲线 .............................................. 10 4.3. 2 电流响应曲线 .............................................. 11
4.4 仿真结果与原理图形的比较....................................... 11 小结 ........................................................ 11
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致谢 ........................................................ 12 参考文献 ................................................................................................................................................................. 12
1绪论
1.1直流调速系统的概述
三十年来，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组及水银整流装置使直流电气转动完成了一次大的飞跃。同时，控制电路已经实现高度集成化，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，高精度的电气转动领域中仍然难以代替。直流调速是指人为的或自然的改变直流电机的转速，以满足工作机械要求。从机械性能上看，就是通过改变电机的参数或外加电压的方法来改变电机的机械特性，从而改变电动机机械特性和工作机械特性的交点，使电机的稳定转速发生变化。直流电机具有良好的起，制动性能，宜于在广泛的范围内平滑调速，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，交流调速系统发展的很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又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。
１. ２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地勘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动态变化会比单闭环系统小得多。用经典的动态校正设计调节器需同时解决稳，准，快，抗干扰等个反面相互有矛盾的静动态性能要求，需要设计者扎实的理论基础和丰富的实践经验，而初学者则不易掌握，于是有必要建立使用的设计方法。大多数现代的电力拖动自动控制系统均可低阶系统近似。若事先深入研究低阶典型系统的形式再与图表对照，设计过程就简单多了。这样，就有了建立工程设计方法的可能性。
1.3设计内容和要求
设计要求
1.系统静差特性良好，无静差
2.动态性能指标：转速超调量8％，电流超调量7％，
3.主电路采用三相全控桥。
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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形式和闭环调速系统的组成，画出系统的原理框图。
2.调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。 3.驱动控制电路的选型设计
4.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调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标要求。
5.绘制Ｖ-Ｍ双闭环直流调速不可逆调速系统电气原理图，并用软件进行拖动控制系统仿真以及硬件仿真。
２双闭环直流调速系统的组成和工作原理
直流电机的供电需要三相直流电，在生活中提供的三相交流３８０Ｖ电源，因此要进行整流，则本设计采用三相桥式整流电路变成三相直流电源，最后达到要求把电源提供给直流电动机。如图１设计的总框架。
图1 双闭环直流调速系统设计总框架
2.1 双闭环直流调试系统的结构图
双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制,由于调速系统调节的主要参数是转速,故转速环作为主环放在外面,而电流环作为副环放在里面,可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响.实际系统的组成如下图1所示。
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