姓 名 专业班级 学号 课程设计题目： 直流调速系统设计及仿真和矢量控制变频调速系建模与仿真 课程设计答辩记录： 1．采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是否有静差？为什么？试说明理由。 答：采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统，稳态运行时的速度是无静差的。 电压负反馈实际是一个自动调压系统，只有被包围的电力电子装置内阻引起的稳态速降被减小到1/（1+K），它的稳态性能比带同样放大器的转速负反馈系统要差。但基本控制原理与转速负反馈类似。它与转速负反馈一样可以实现无静差调节。 2. 晶闸管-电动机系统需要快速回馈制动时，为什么必须采用可逆线路？ 答：当电动机需要回馈制动时，由于反电动势的极性未变，要回馈电能必须产生反向电流，而反向电流是不可能通过VF流通的，这时，可以通过控制电路切换到反组晶闸管装置VR，并使它工作在逆变状态，产生逆变电压，电机输出电能实现回馈制动。 成绩评定及依据： 1. 2. 3. 课程设计考勤情况（20%）： 课程设计答辩情况（30%） 完成设计任务报告规范性（50%，其中直流系统部分占60%，交流部分占40%）： 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）：-
指导教师签字：
目录
摘要 ............................................................................................................................... 1
一 直流部分 .................................................................................................................. 3 1 引 言 ......................................................................................................................... 3 2 系统总体结构设计和方案选择 ................................................................................... 4 2.1调速方案的选择 ....................................................................................................... 4
2.2电动机供电方案的选择 ....................................................................................................... 4 2.3调速系统方案的选择 ........................................................................................................... 4
2.4总体结构设计 .......................................................................................................... 6 3主电路设计与参数计算 ............................................................................................... 7
3.1 一次、二次相电流I1、I2的计算 ....................................................................................... 7 3.2变压器二次侧电压U2的计算 ............................................................................................. 7 3.3变压器容量的计算 ............................................................................................................... 8
3.4晶闸管元件的选择 ................................................................................................... 8
3.4.1 晶闸管的额定电流 ............................................................................................................ 8 3.4.2晶闸管的额定电压 ............................................................................................................ 8
3.5晶闸管保护环节的计算 ............................................................................................ 9
3.5.1过电流保护 ........................................................................................................................ 9 3.5.2过电压保护 ........................................................................................................................ 9
3.7平波电抗器的计算 ................................................................................................. 10 4 触发电路选择 .......................................................................................................... 12 5 控制电路的设计与计算 .......................................................................................... 13 5.1 给定环节的选择 .................................................................................................... 13 6.直流调速系统的控制理论 ........................................................................................ 14
6.1 双闭环直流调速系统的动态结构框图 ............................................................................. 14
7 系统MATLAB仿真 ................................................................................................... 15 采用SIMULINK工具箱中的POWER SYSTEM模块组成的转速、电流双闭环直流调速系统如图7-1所示。模型由晶闸管-直流电动机组成的主回路和转速、电流调节器组成的控制回路两部分组成。其中的主电路部分，交流电源、晶闸管整流器、触发器、移相控制环节和电动机等环节使用POWER SYSTEM模型库的模块。控制回路的主体是转速和电流两个调节器。模型中转速反馈和电流反馈均取自电动机测量单元的转速和电流输出端，减小了测速和电流检测环节，这不会影响仿真的真实性。电流调节器ACR的输出端其后面的环节运算后，得到移相控制电压，去控制整流桥的输出电压。而电流调节器ACR的输出限幅就决定控制角的最大和最小限制7.1 系统的建模与参数设置 ....................................................... 15
7.1 电流环的仿真 ..................................................................................................................... 15 7.2 转速环的系统仿真 ............................................................................................................. 16
图7-5 .......................................................................................................................... 17 7.3仿真结果分析 ........................................................................................................ 17
第2篇 交流调速系统 ................................................................................................. 18
6异步电动机变频调速矢量控制仿真结果分析。 ............................................................ 23
小结 ............................................................................................................................. 24 参考文献 ..................................................................................................................... 25 附录
摘要
本文介绍了直流调速系统的设计方法，采用的是双闭环控制，而且为速度环。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，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调节器的单闭环的调速系统可以再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。在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈环节是专门用来控制电流的。
本文以交流三相异步电动机无速度传感器矢量控制理论的研究作为课题,综述了矢量控制和无速度传感器矢量控制技术的发展状况和研究的意义, 并且阐述了矢量控制原理，用MATLAB作为仿真工具，对电机模型和电压空间矢量法逆变模型作了仿真研究,且能与其它模型构成闭环系统，为研究无速度传感器矢量控制理论提供了基础。建立无速度传感器矢量控制系统并进行仿真研究，利用传统算法对无速度传感器矢量控制系统进行速度辨识。利用MATLAB和PowerSystem工用具箱进行矢量变频速系统建模。通过建立矢量变频调速系统的仿真模型，进行参数设置。做出仿真结果。
关键词：双闭环直流调速系统、调节器、晶闸管、矢量变频调速系统、Matlab仿真
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Abstract
This article that formulates the significance of development status and research of the vector control and sensorless vector control and the theory of the vector control，using MATLAB as simulating tool to study the models of the induction motor and the space vector pulse width modulation on which the research of sensorless vector control is based，takes the Research of Sensorless Vector Control of Induction Motors as thesis name.Applying conditional arithmetic successively to sensorless vector control of induction motors system accomplishes the estimate of motor speed by setting up the system and discussion of simulating result. The thesis has an based on the space vector pulse width modulation and specifies several kinds of arithmetic about estimate of speed， which analyses and discusses the control problems of vector control system under the commonly arithmetic, and works out the feasible simulating results. And then gives a system based on space vector pulse width modulation. The thesis which does a research on the simulation of sensorless vector control system，and solves sensor based estimate of motor speed，and improves the control precision and theory by the use of vector control system，provides theory guide for exploitation of hardware of sensorless vector control system.
Keywords: double closed loop direct current speed control system, regulators, thyristor, hand in hand in variable frequency speed regulation system, Matlab simulation.
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