速度检测 图2.2 双闭环直流调速系统
2.2 方案论证
方案一采用单闭环的速度反馈调节时整流电路的脉波数m = 2 ,3 ,6 ,12 , ?,其数目总是有限的,比直流电机每对极下换向片的数目要少得多。因此,除非主电路电感L = ∞,否则晶闸管电动机系统的电流脉动总会带来各种影响,主要有:(1) 脉动电流产生脉动转矩,对生产机械不利; (2)脉动电流(斜波电流) 流入电源,对电网不利,同时也增加电机的发热。并且晶闸管整流电路的输出电压中除了直流分量外,还含有交流分量。把交流分量引到运算放大器输入端,不仅不起正常的调节作用,反而会产生干扰,严重时会造成放大器局部饱和,从而破坏系统的正常工作。
方案二采用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。
2.3 方案选择
综上所述，所以本文选择方案二作为设计的最终方案。
2.4 设计要求
直流他励电机：功率Pe＝145KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=6.5A，磁极对数P=，ne=1500r/min,，励磁电压220V，电枢绕组电阻Ra=3.7Ω,，电路总电阻R＝7.4Ω，Ks=27，电磁时间常数Tl=0.033ms，Ton=0.01s，机电时间常数Tm=0.26ms，滤波时间常数Toi=0.0031s，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大电压值Um*=8V，速度给定最大电压值Un*=10V，α=0.007Vmin/r，β=0.77V/A
要求：稳态无静差，电流超调量σi％≤5%；空载起动到额定转速时的转速超调σn％
≤10％。
3 方案实施
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,在系统中设置了两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级连接.把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速调节环在外面，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。为了获得良好的动、静态性能，双闭环调速系统的两个调节器一般都采用PI调节器，转速调节器ASR的输出限幅电压是Unmax，它决定了电流调节器给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压是Uimax，它限制了晶闸管整流器输出电压的最大值。双闭环直流调速系统的原理框图如图3.1所示。
图3.1 双闭环直流调速系统系统框图
双闭环直流调速系统的电气原理图如图3.2所示。
图3.2 双闭环直流调速系统的电气原理图
其中
GL—给定器
LSF—零速封锁器 ACR—电流调节器
ASR—转速调速器材 SB—转速变速器材 GL—过流保护器材
LB—电流变送器 CF—触发器
3.1 转速给定电路设计
转速给定电路主要由滑动变阻器构成，调节滑动变阻器即可获得相应大小的给定信号。转速给定电路可以产生幅值可调和极性可变的阶跃给定电压或可平滑调节的给定电压。其电路原理图如图3.3所示。
图3.4 转速给定电路
3.2 转速检测电路设计
转速检测电路的主要作用是将转速信号变换为与转速称正比的电压信号，滤除交
流分量，为系统提供满足要求的转速反馈信号。转速检测电路主要由测速发电机组成，将测速发电机与直流电动机同轴连接，测速发电机输出端即可获得与转速成正比的电压信号，经过滤波整流之后即可作为转速反馈信号反馈回系统。其原理图如图3.5所示。
图3.5转速检测装置电路图
3.3电流检测电路设计
电流检测电路的主要作用是获得与主电路电流成正比的电流信号，经过滤波整流后，用于控制系统中。该电路主要由电流互感器构成，将电流互感器接于主电路中，在输出端即可获得与主电路电流成正比的电流信号，起到电气隔离的作用。其电路原理图如图3.6所示。
图3.6电流检测电路
3.31 主电路器件的计算与选择
正确合理地选择晶闸管元件是保证主电路可靠运行的重要条件之一。所谓正确合理地选择元件，是指晶闸管元件额定电流（通态平均电流）和额定电压一定要考虑合适的电流和电压裕量。从设计和使用的经验来看，其安全系数应适当选大些，以保证系统