自动控制系统课程设计--晶闸管-直流电动机单闭环调速系统

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1、 电力拖动自动控制系统报告 题目：晶闸管晶闸管-直流电动机单闭环调速系统直流电动机单闭环调速系统 系 别 电气工程系 班 级 本自动化 092 学 号 学生姓名 指导老师 2012 年 11 月 题目：题目：晶闸管晶闸管-直流电动机直流电动机单闭环调速系统单闭环调速系统 系统结构图：系统结构图： 已知数据：直流电动机：额定功率 18kw、额定电压 220v、额定电流 94A、 额定转速 1000r/min、电枢回路电阻 1 欧；机械部分的飞轮惯量： 10N.m2；电枢回路总电感 0.017H； 测速发电机：永磁式，额定功率 23w、额定电压 110v、额定电流 0.21A、额 定转速 1900

2、r/min； 整流变压器：Y/Y 联接，二次线电压 230V； 直流稳压电源：15V *其它相关数据：触发整流器放大倍数设为 40； 二、二、设计要求设计要求 (1) 调速范围 D=20，静差率 S10(按 S=10 计算) (2) 超调量小于（或等于）25% 三、三、设计完后须提交设计完后须提交 (1) 设计说明书(含静态计算、稳定性判定；调节器的选取及参数 计算等) (2) 系统的电路原理图； *(3) 系统的性能仿真(用 MATLAB 软件) 控制结构图控制结构图 有了原理图之后，把各环节的静态参数用自控原理中的结构图表示，就得到 了系统的稳态结构框图。 图 3、单闭环直流调速系统稳态结

3、构框图 同理， 用各环节的输入输出特性， 即各环节的传递函数， 表示成结构图形式， 就得到了系统的动态结构框图。 由所学的相关课程知：放大环节可以看成纯比例环节，电力电子变换环节是一个 时间常数很小的滞后环节，这里把它看作一阶惯性环节，而额定励磁下的直流电 动机是一个二阶线性环节。 所以，可以得到如下的框图： 参数计算参数计算 根据以上数据和稳态要求计算参数如下：取电机电枢电阻为 0.5 欧 1.为了满足 D=20，s10%，额定负载时调速系统的稳态速降为 min/56.5min/ )1.01(20 1.01000 )1( rr sD sn n N cl 2.根据 cl n，求出系统的开环放大

4、系数 先计算电动机的电动势系数 rV r V n RIU C N aNN e min/173.0 min/1000 )5.094220( 则开环系统额定速降为 min/35.543min/ 173.0 194 rr RI n ce N op 闭环系统的开环放大系数应为 72.96172.971 56.5 35.543 1 cl op n n K 3.计算测速反馈环节的放大系数和参数 测速反馈系数包含测速发电机的电动势转速比 etg C和电位器的分压系数 2 ，即 = 2 etg C 根据测速发电机数据， rV r V etg min/0579.0 min/1900 110 C 试取2.0 2

5、，如测速发电机与主电动机直接联接，则在电动机最高转速成 1000r/min 下，反馈电压为 VVrCU etgn 58.1110000579.02.0min/1000 2 稳态时 n U很小， nn UU只要略大于 即可，现有直流稳压电源为 15V，可以满足 需要，因此所取的值是合适的。于是，测速反馈系数为 rV r VC etg min/.01158.0 min 0579.02.0 2 电位器的选择方法如下：考虑测速发电机输出最高电压时，其电流约为额定 值的确 20%，这样，测速机电枢压降对检测信号的线性度影响较小，于是 1379 21.02.0 10000579.0 %20 2 Ntg N

6、etg RP I nC R 此时 2 RP所消耗的功率为 WWInCW NtgNetgRP 2.4321.0%2010000579.0%20 2 为了使电位器温度不是很高，实选瓦数应为消耗功率的一倍以上，故选 2 RP为 10W，1.5k的可调电位器。 4.计算运算放大器的放大系数和参数 12.36 4001158.0 173.072.96 s e p K KC K 实取37 p K 按运算放大器参数，取KR40 0 则 KKRKR p 14804037 01 5.反馈电压 VVnU Nn 58.1101158.01000 6系统中各环节的时间常数： 电磁时间常数 s R L Tl017.0 1 017.0 电机时间常数 s