电力拖动自动控制系统课程设计-直流电机双闭环调速系统设计

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1、 电力拖动自动控制系统电力拖动自动控制系统 课程设计课程设计 题目：题目：直流电机双闭环直流电机双闭环调速系统调速系统设计设计 专业：自动化专业：自动化 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 时间：时间：2012013 3 年年 1 1 月月 6 6 日日-2012013 3 年年 1 1 月月 1010 日日 直流电机双闭环直流电机双闭环调速系统调速系统设计设计 1 序言序言 电力拖动自动控制系统课程设计与综合实验是工业电气自动化专业的一门专业课程，它 是一次综合性的理论与实践相结合的训练，也是本专业的一次基本技能训练。 1.1 目的和意义目的和意义 1) 理论联系实际，掌握根据实际工艺

2、要求设计电力拖动自动控制系统的基本方法。 2) 对一种典型的双闭环调速自动控制系统进行综合性的分析设计， 掌握各部件和整个系 统的设计调试步骤、方法及操作实际系统的方法。加强基本技能训练。 3) 掌握参数变化对系统性能影响的规律， 培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实 际问题的能力。 4) 培养分析问题、解决问题的独立工作能力，学会实验数据的分析与处理能力及编写设 计说明书和技术总结报告的能力。为下学期毕业设计作准备。 5) 通过设计熟练地查阅有关资料和手册。 1.2 设计要求设计要求 要求设计一个直流双闭环调速系统。其主要内容为： 1) 测定综合实验中所用控制对象的参数（由实验完成） 。

3、 2) 根据给定指标设计电流调节器和转速调节器，并选择调节器参数和具体实现电路。 3) 按设计结果组成系统，以满足以下性能指标。 a.调速范围 D510，静差率10%S 。 b.空载启动时电流超调5% i ,转速超调10% n (在额定转速时)。 c.动态速降小于10%。 d.振荡次数小于 2 次。 4) 研究参数变化对系统性能的影响。 5) 在时间允许的情况下进行调试。 1.3 设计对象及有关数据设计对象及有关数据 直流电机：185W，220V，1.2A，1600 转/分。 直流测速机：10W，10V，0.2A，1900 转/分。 T= 0.0011 ,= 0.005 ，两个调节器的输入电阻

4、 0 20RK ，=1.5。 2 系统结构方案系统结构方案的选择的选择 2.1 调压、变组、及弱磁方案调速的选择与论证调压、变组、及弱磁方案调速的选择与论证 直流电动机的转速和其他参量的关系可用式（2-1）表达 e UI R n K （2-1） 式中 n转速，单位为/ m inr； U电枢电压，单位为V； I电枢电流，单位为A； R电枢回路总电阻，单位为； 励磁磁通，单位为 b W； e K由电机结构决定的电动势常数。 由式（2-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速。 1) 调节电枢供电电压U。 2) 减弱励磁磁通。 3) 改变电枢回路电阻R。 对于要求在一定范围内无极平滑调速的系统来说，

5、以调节电枢供电电压的方式为最好。 改变电阻只能有极调速，减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压 方案，在基速（即电动机额定转速）以上作小范围的升速。因此，双闭环直流调速系统选取 变压调速方式。 2.2 单环、双环的选择与论证单环、双环的选择与论证 采用转速负反馈和 PI 调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提 下实现转速无静差。如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动、突加负 载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。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和转矩。 在单闭环直流调速系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电

6、流的，但 它只是在超过临界电流值 Idcr以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很 理想地控制电流的动态波形。带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动时的电流 和转速波形下图1所示。 当电流从最大值降低下来以后， 电机的电磁转矩也随之减小， 因而加速过程必然延长。 a）带电流截止负反馈的单闭环调速系统 b）理想的快速起动过程 图 1 调速系统起动过程的电流和转速波形 实际上，由于主电路电感的作用，电流不能跳变，图 2-1b 所示的理想波形只 能得到近似的逼近，不能完全实现。为了实现在允许条件下最快起动，关键是要获得 一段使电流保持为最大值 Idm的恒流过程，按照反馈控制规律，采用某个物理量的负 反馈就可以保持该量基本不变，那么采用电流负反馈就应该能得到近似的恒流过程。 问题是希望在起动过程中只有电流负反馈， 而不能让它和转速负反馈同时加到一个调 节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠电流负反馈发挥主 要的作用。