电机拖动课程设计--不可逆V-M双闭环直流调速系统设计

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1、 课程设计 1 电力拖动自动控制系统 课程设计报告 不可逆 V-M 双闭环直流调速系统设计 课程设计 2 目录目录 不可逆不可逆 V-M双闭环直流调速系统设计双闭环直流调速系统设计 一、任务书3 二、概述4 三、工作原理5 四、 参数计算10 五、 动态设计13 六、 总结18 七、 附录18 八、 参考文献18 课程设计 3 一一、任务书任务书 不可逆不可逆 V-M 双闭环直流调速系统设计双闭环直流调速系统设计 一 性能指标要求： 稳态指标：系统无静差 动态指标：%5 i ；空载起动到额定转速时%10 n 。 二 给定电机及系统参数： KWPN40，VU N 440，AI N 104，2，

2、min 1000 r n N ，4.0 a R 主回路总电阻8.0R 主回路总电感mHL15 电机飞轮惯量 22 .5.77mNGD 系统最大给定电压 VU nm 10 * ACR、ASR 调节器限幅值调到为8V 三 设计步骤及说明书要求： 1 画出双闭环系统结构图，并简要说明工作原理。 2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并选择变压器容量；选择晶闸管的 参数并确定过流、过压保护元件参数。 3 分析触发电路及同步相位选择。 4 设计 ACR、ASR 并满足给定性能指标要求。 5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照 分析。 6 打印说明书（A4） ，打印电气原理图

3、（A2） 。并交软盘（一组）一张。 课程设计 4 二二、概述概述 在控制系统中如果采用比例积分调节， 可使系统稳定， 并有足够的稳定裕度， 同时还能满足稳态性能，达到消除稳态速差的地步。也就是说，带比例放大器的 反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统， 采用比例积分调节器的闭环调速系 统则是无静差调速系统。采用 PI 调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系 统稳定的前提下实现转速无静差。但是，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。为了实现 在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。 按照反馈控制规律，采用

4、某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么， 采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。 为了实现转速和电流两种负反馈 分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转 速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套（或称串级）联接，(如图 a)所示。 把转速调节器的输出当作电流调节器的输入， 再用电流调节器的输出去控制电力 电子变换器 UPE。我们设计的是电枢调压、磁场不可逆直流调速系统。电枢回 路采用晶闸管三相全控桥式整流调压电路，速度调节器采用比例-积分（PI）结 构以实现转速稳态无静差，电流超调量 5%，转速超调量 10%（按退饱和方式 计算）等指标，采用电流截止负反

5、馈以限制动态过程的冲击电流，从而使不可逆 VM 双闭环直流调速系统的设计变得更简单。 图 a、转速、电流双闭环直流调速系统结构图 ASR转速调节器 ACR电流调节器 TG测速发电机 TA电流互感器 UPE电力电子变换器 课程设计 5 三三、工作工作原理原理 由于调速系统的主要被调量是转速，故把转速负反馈组成的环作为外环（主 环） ，以保证电动机的转速准确地跟随给定值，并抵抗外来的干扰；把由电流负 反馈组成的环作为内环（副环） ，以保证动态电流为最大值并保持不变，使电动 机快速地起动、制动，同时还能起限流作用，并可以对电网电压波动起及时抗扰 作用。电动机转速由给定电压 * n U来确定，转速调节器 ASR 的输入 n U偏差电 压为 nnn UUU * ，转速调节器 ASR 的输出电压 * i U作为电流调节器 ACR 的给定信号（ASR 的输出电压的限幅值 * im U决定了 ACR 给定信号的最大值） ； 电流调节器 ACR 的输入偏差电压 iimi UUU * ， 电流调节器 ACR 的输出电压 c U作为触发电路的控制电压（ACR 输出电压的限幅值 cm U决定了晶闸管整流电 压的最大值 d