1、 电力拖动与运动控制系统电力拖动与运动控制系统 课程设计课程设计 双闭环直流电动机调速系统设计双闭环直流电动机调速系统设计 系 别 * 班 级 * 学 号 * 学生姓名 * 指导老师 * 2 摘要摘要 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。 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。根 据晶闸管的特性，通过调节控制角大小来调节电压。基于设计题目，直流电动 机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在实际的工业现场中，单 闭环直流调速系统已经被最为广泛、 技术较为成熟的是双闭环的直流调速系统逐 步取代。传统的直流电动机双闭环调速系
2、统多采用结构简单、性能稳定的带限幅 的调节控制器。它的内环是电流环，在启动过程中，只有电流反馈起作用，能在 保证最大允许恒定电流的同时又能加快系统的启动，达到“时间最优控制”的效 果，最后通过转速外环控制使得转速稳恒定。 本文主要采用工程设计方法对直流调速系统进行设计，通过选择不同的调 节器、进行参数计算和近似的校验，在SIMULINK中建立仿真模型，设置各个模块 的参数和仿真时间，运行得出仿真模型的波形图。通过对波形图的分析，说明模 糊双闭环直流电动机控制系统具有更好的静态和动态性能。 关键词：直流电动机；双闭环；仿真； 转速调节器；电流调节器； 3 目录目录 摘要2 一. 系统仿真模型4
3、二二. 调速系统原理5 2.1 双闭环调速系统原理图.5 2.2双闭环直流调速系统动态结构框图. 5 三三. 主要技术数据.5 四. 设计指标7 五. 参数设计7 六. 心得体会.9 4 一. 系统仿真模型 5 二调速系统原理 2.1 双闭环调速系统原理图 图 1 双闭环调速系统原理图 2.2 双闭环直流调速系统动态结构框图 图 2 双闭环直流调速系统动态结构框图 三、主要技术数据 电动机额定数据：功率，电压，电流，转速，电枢绕组电阻，飞轮惯量； 晶闸管整流装置： ，平波电抗器电阻，整流回路总电感，最大给定电压，调 节器输出限幅值。 6 注：其他相关的未给出的一些数据，例如，最大启动电流数值、
4、电流及转速 滤波时间常数（一般取 0.0020.004s 左右）等可自己设定。 四、设计指标 4.1、该调速系统能进行平滑的速度调节，具有较宽的调速范围，系统在工作范 围内能稳定工作； 4.2、系统静特性良好，无静差； 4.3、动态性能指标：空载起动到额定转速超调量，电流超调量，调速系统的过 渡过程时间（调节时间） 。 五、参数设计 电势常数 NNa e N UIR C n =（220-17.51.25）/1500=0.132 1 (min)v r *整流装置滞后时间 1 2 ST m f =1/（2650）=0.0017(s) *电流反馈系数 取最大允许电流 1.25dmNII ,则 im
5、dm U I =8/（1.2517.5） =0.3657 (V / A ) *转速反馈系数 nm nom U I =10/1500=0.00667 1 (min)v r *时间常数 2 375 m em G DR T C C =（3.532.85）/（3759.55 2 0.132 ）=0.161s， 1 L T R =（200+16） 3 10 ）/2.85=0.076 电流环设计 *电流环小时间常数 io isTTT =0.002+0.0017=0.0037 *电流调节器结构选择 由 i 5%，且 1 i T T =0.076/0.0037=18.97 ci 满足近似条件 小时间常数近似条件 ci 11 3soiT T 11 3soiT T = 11 30.00170.002 =180.8 1 (s) ci 满足近似条件 忽略反电动势对电流环影响的条件 ci 1 3 so iT T 1 3 soiT T =
