双闭环交流调速系统课程设计

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1、 1 课程设计任务书 系系 别别： 机电学院 专专 业业： 10 电气 课程设计题目课程设计题目： 双闭环串级交流调速控制系统设计 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 起起 迄迄 日日 期期: 6 月 17 日 6 月 28 日 课程设计地点课程设计地点: 电机与拖动控制实验室 指指 导导 教教 师师: 下达任务书日期: 6 月 17 日 2 摘 要 本设计介绍了交流调速系统的基本概况及其研究意义， 同时提出了本 设计所要研究解决的问题， 接着对系统各部分所需元器件进行比较选择并 进行总体设计， 最后采用工程设计方法对双闭环交流调速系统进行辅助设 计，进行参数计算和近似校验。 在调节器

2、选择方面，本设计选择的PI调节器，使得线路大为简化，且 性能优良、调试方便、运行可靠、成本降低。触发电路则采用一种新型高 性能集成移相触发器 （MC787） 设计的触发电路， 它克服了分立元件缺点， 抗干扰性优良，具有输入阻抗高、移相范围宽、装调简便、使用可靠、只 需一片MC787就可以完成三相相移功能，使用效果较好。 目目 录录 3 1 绪论绪论 3 3 1.1 研究交流调速系统的意义 3 1.2 本设计所做的主要工作 3 2 交流调速系统交流调速系统 . 3 2.1 交流电机常用的调速方案及其性能比较 3 2.2 三相交流调压调速的工作原理 4 2.3 双闭环控制的交流调速系统 5 2.3

3、.1 转速电流双闭环调速系统的组成 . 6 2.3.2 稳态结构图和静特性6 3 电路参数计算电路参数计算 . 9 3.1 系统主电路的参数计算. .9 3.2 根据系统方块图进行动态计算 9 3.3 调节器的设计参数计算. 11 3.3.1 电流调节器的参数计算 .12 3.3.2 转速调节器的参数计算 .14 4 控制系统硬件电路设计控制系统硬件电路设计 . .16 4.1 调节器的选择和调整. 16 4.2 触发电路的设计 . 16 4.3 串级调速系统设计 . 18 4. 4 双闭环系统设计 19 5 5 仿真 21 6 设计体会设计体会 22 4 1 绪论 1.1 研究交流调速系统的

4、意义 随着电力电子器件，大规模集成电路和计算机控制技术的迅速发展， 以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透， 为交流调速系统的开发研 究进一步创造了有利的条件。 诸如交流电动机的串级调速、 各种类型的变 频调速， 特别是矢量控制技术的应用， 使得交流调速系统逐步具备了宽的 调速范围、 较高的稳速精度、 快速的动态响应以及在四象限作可逆运行等 良好的技术性能。 现在从数百瓦的伺服系统到数百千瓦的特大功率高速传 动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速 传动，从单机传动到多机协调运转，已几乎都可采用交流调速传动。交流 调速系统具有下面几个主要优点： 1、交流电动机特别是鼠

5、笼异步电动机的价格远低于直流电动机。 2、交流电动机不易出现故障，维修非常简单。 3、交流电动机的使用场合没有限制。 4、交流电动机的单机容量可远大于直流电动机。 1.2 本设计中我们所做的主要工作 通过本次课程设计， 让学生巩固所学的电力拖动自动控制系统的相关 内容， 加深对控制理论在电力拖动调速系统中应用的理解， 并学会将所学 的知识应用到实际中，达到在应用中掌握知识的目的。 2 2 交流调速系统交流调速系统 2.1 2.1 交流电机常用的调速方案及其性能比较交流电机常用的调速方案及其性能比较 由电机学知，交流异步电动机的转速公式如下： 160(1) /nnfsp (2-1) 式中 np电

6、动机定子绕阻的磁极对数； 1f电动机定子电压供电频率； 5 s 电动机的转差率。 从式（2-1）中可以看出，调节交流异步电动机的转速有三大类方案。 1.改变电动机的磁极对数 由异步电动机的同步转速 0160/nnfp (2-2) 可知，在供电电源频率1f不变的条件下，通过改接定子绕组的连接 方式来改变异步电动机定子绕组的磁极对数np，即可改变异步电动机的 同步转速0n，从而达到调速的目的。 2.变频调速 从式（2-1）中可以看出，当异步电动机的磁极对数np一定，转差率 s定时， 改变定子绕组的供电频率1f可以达到调速目的， 电动机转速n基 本上与电源的频率1f成正比，因此，平滑地调节供电电源的频率，就能 平滑，无级地调节异步电动机的转速。变频调速调速范围大，低速特性较 硬，基频50 ZfH以下，属于恒转矩调速方式，在基频以上，属于恒功 率调速方式， 与直流电动机的降压和弱磁调速十分相似。 且采用变频起动 更能显著改善交流电动机的起动性能， 大幅度降低电机的起动电流， 增加 起动转