交直流课程设计

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1、电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油， 纺 织， 军工等行业。 这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作为原动机， 有 效地控制电机， 提高其运行性能， 对国民经济具有十分重要的现实意义。 20 世 纪 90 年代前的大约 50 年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一 种能实现高 性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交， 为控制提供了便捷的方式， 使得电动机具有优良的起动， 制动和调速性能。尽 管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战， 但至今直流电动 机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。 因为它具有良好的线性 特

2、性，优异的控制性能，高效率等优点。 直流调速仍然是目前最可靠，精度最 高的调速方法。 设计任务书设计任务书 一、课程设计要求：根据给出的基本需求完成调节器的设计，并验证设计的调节 器是否符合设计的要求。 二、课程设计的内容 1、转速负反馈闭环控制原理图及参数计算 2、转速负反馈闭环控制有静差直流调速系统原理图 3、闭环控制系统动态结构图 4、参数计算 三、技术数据 晶闸管整流装置：Rrec=0.5，Ks=45。 负载电机额定数据： PN=25KW， UN=220V， IN=110A， nN=1460r/min， Ra=0.5， Ifn=2.765A，GD 2=27.44N ，系统主电路：Tm=

3、0.1s 四、技术指标 1、 稳态指标：无静差 D=10 2、 动态指标：电流超调量：5%，起动到额定转速时的超调量：5%， （按退饱和方式计算） 目录目录 摘要摘要 设计任务书设计任务书 第一章第一章 转速负反馈的闭环直流调速系统转速负反馈的闭环直流调速系统 1、带转速负反馈的闭环直流调速系统原理图 2、闭环控制结构框图 3、闭环的优点及反馈规律 第二章第二章 双闭环调速系统的组成双闭环调速系统的组成 1、 转速、电流双闭环系统电路原理图 2、 系统的稳态结构图 3、 系统的动态结构图 第三章第三章 闭环系统调节器的设计闭环系统调节器的设计 1、转速电流双闭环原理图 2、电流调节器的设计 3

4、、转速调节器的设计 第四章第四章 系统的仿真系统的仿真 参考文献参考文献 第一章第一章 转速负反馈的闭环直流调速系统转速负反馈的闭环直流调速系统 1 1、带转速负反馈的闭环直流调速系统原理图 2、闭环控制结构框图 3、 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而在保证一 静差率的要求下，能够提高调速范围，为此需要付出的代价是须增设电压放大器 及检测与反馈装置。 只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的。反馈控制系统的 作用是：抵抗扰动，服从给定。反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前 向通道上的扰动。抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一。系统的精度依赖 于给定和反

5、馈检测的精度。 第二章第二章 双闭环调速系统的组成双闭环调速系统的组成 1、 转速、电流双闭环系统电路原理图转速、电流双闭环系统电路原理图 转速、电流双闭环调速系统的原理图如图 1-1 所示，图中两个调节器 ASR 和 ACR 分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把转速调节器的输出 作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装 置。电流环在内，称之为内环；转速环在外，称之为外环。 两个调节器输出都带有限幅， ASR的输出限幅 Uim 决定了电流调节器ACR的给 定电压最大值Uim，就是电机的最大电流；电流调节器ACR输出限幅电压Ucm限制了 整流器输出最大电压

6、值，最小触发角。 图 1-1 双闭环直流调速系统电路原理 2 2、 系统的稳态结构图系统的稳态结构图 转速电流双闭环调速系统的稳态结构图如图 1-2 所示，PI 调节器的稳态特 性一般存在两种状况：饱和输出达到限幅值，不饱和输出未达到限幅值，在 实际运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的，因此对于静特性来说，只有转 速调节器饱和与不饱和两种状况。 （1）转速调节器不饱和 稳态时，两个调节器的输入偏差电压都是零，因此 di * i 0n * n IUU nnUU 式中， 转速和电流反馈系数 由第一个关系式可得 0 * n n U n 从而得到图 1-3 静特性的CA段。 与此同时，由 于 ASR 不饱和 * imi UU，从上述第二个关系式可 知: dmd II。这就是说， CA 段静特性从理想空 载状态的 Id = 0 一直延续到 Id = Idm ，而 Idm 一般都是大于额定电流 Idm 的。 这就是静特性的 运行段，右图双闭环直流调速系统的静特性 它是水平的特性。