摘要
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M系统），和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。
本文首先明确了设计的任务和要求，在了解了转速电流双闭环直流调速系统的调速原理后依次对晶闸管相控整流调速系统的主电路，保护电路，检测电路和触发电路进行了设计，并且计算了相关参数。
最后给出了这次设计的心得体会，参考文献和系统的电气总图。
目录
设计任务及要求 (Ⅰ)
摘要 (Ⅲ)
第二章系统主电路原理分析 (4)
第一节晶闸管直流电动机不可逆调速系统原理 (4)
第二节总体方案 (5)
第三节三相桥式全控整流电路 (7)
第三章系统参数计 (8)
第一节整流变压器参数计算 (8)
第二节晶闸管参数计算 (9)
第三节其他参数计算 (10)
第四章保护电路 (11)
第一节过电压保护 (11)
第二节过电流保护 (14)
第五章系统控制电路设计 (16)
第一节信号检测电路设计 (16)
第二节系统调节器 (16)
第三节触发电路 (17)
后记 (20)
参考文献 (21)
附录：电气原理总图 (22)
第二章系统主电路原理分析
第一节晶闸管直流电动机不可逆调速系统原理
晶闸管相控整流直流电动机调速系统原理框图如图3.1所示：
图3.1 晶闸管相控整流直流电动机调速系统原理框图
系统采用转速、电流双闭环的控制结构。两个调节器分别调节转速和电流，两者之间实行串行连接，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的触发电路。从闭环反馈的结构上看，电流调节环是内环，按典型I型系统设计；速度调节环为外环，按典型Ⅱ型系统设计。为了获得良好的静、动态性能，双闭环调速系统的两个调节器都采用PI调节器，这样组成的双闭环系统，在给定突加（含启动）的过程中表现为一个恒值电流调节系统，在稳态中又表现为无静差调速系统，可获得良好的动态及静态品质。
第二节总体方案
直流电动机由单独的可调整流装置供电。晶闸管相控整流电路有单相，三相，全控，半控等，调速系统一般采用三相桥式全控整流电路，不采用三相半波的原因是其变压器二次电流中含有直流分量。本设计中直流电动机采用三相桥式全控整流电路作为直流电动机的可调直流电源。通过调节触发延迟角а的大小来控制输出电压U d的大小，从而改变电动机M的电源电压。
三相桥式全控整流电路如图3.2所示：
图3.2 三相桥式全控整流电路原理图
三相桥式全控整流电路的特点是：每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。对触发脉冲也有一定的要求，6个晶闸管的脉冲按VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6的顺序，相位依次差60°，共阴极组的VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组VT4，、VT6、VT2也依次差120°，同一相的上下两个桥臂脉冲相差180°。
晶闸管变流设备一般都是通过变压器与电网连接的,因此其工作频率为工频，初级电压即为交流电网电压。经过变压器的耦合,晶闸管主电路可以得到一个合适的输入电压,使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离,还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分,减小电网污染。在变流电路所需的电压与电网电压相差不多时,有时会采用自耦变压器;当变流电路所需的电压与电网电压一致时,也可以不经变压器而直接与电网连接,不过要在输入端串联进线电抗器以减少对电网的污染。此设计中在主电路前端需配置一个整流变压器，以得到与负载匹配的电压，同时把晶闸管装置和电网隔离，可起到降低或减少晶闸管变流装置对电网和其他用电设备的
干扰的作用。
当晶闸管的控制角α增大，会造成负载电流断续，当电流断续时，电动机的理想空载转速将抬高，机械特性变软，负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。负载电流要维持导通，必须加平波电抗器来存储较大的磁能。
第三节三相桥式全控整流电路
系统主电路采用三相桥式全控整流电路，系统主电路如图3.3所示：
图3.3系统主电路
在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流瞬态过电压保护及滤波，晶闸管并联电阻和电容构成关断缓冲，快速熔断器直接与晶闸管串联，对晶闸管起短路过电流保护作用。
第三章系统参数计算
第一节整流变压器参数计算
一、次级电压U2的计算
在进行变压器计算之前,应该确定负载要求的直流电压和电流,确定变流设备的主电路接线形式和电网电压。先选择其次级电压有效值U2,U2数值的选择不可过高和过低,如果U2过高会使得设备运行中为保证输出直流电压符合要求而导致控制角过大,使功率因数变小。如果U2过低又会在运行中出现当α=αmin时仍然得不到负载要求的直流电压的现象。通常次级电压,初级和次级电流根据设备的容量,主接线结构和工作方式来定。由于有些主接线形式次级电流中含有直流成分,有的又不存在,所以变压器容量的计算要根据具体情况来定。
影响U2值的因素有：
（1）U2值的大小首先要保证满足负载所需求的最大直流值U d。
（2）晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用
U T表示。
（3）变压器漏抗的存在会产生换相压降。
（4）平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降。
（5）电枢电阻的压降。
当整流电路采用三相全控桥整流时，并采用以转速反馈为主反馈的调速系统时且整流变压器二次侧采用Y型联结，一般情况下U2与U N有下述关系：
（0.95~1.0）U N
（1.05~1.1）U N
（0.95~1.0）U N=（0.95~1.0）×220=209~220V，U2=120.67~127.02V
2=
取U2=125V
二、次级电流I2及变压器容量的计算
I2=K I2·I d , K I2为各种接线形式时变压器次级电流有效值和负载电流平均值之比。
K I2取0.816,且忽略变压器一二次侧之间的能量损耗，故I2=0.816×17.5=14.28A
S=12（S1+S2）=m1U1I1=m2U2I2=3×125×14.28=5.36KVA
第二节晶闸管参数计算
一、晶闸管额定电压U TN
通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压，但是在选用时额定电压要留有一定的裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所能
承受的峰值电压的2~3倍。
因为采用三相全控桥所以U M
2，所以晶闸管的额定电压为：
U TN =（2~3
2=（2~3
125= 612.4～918.6V
取U TN =800V
二、晶闸管额定电流I TN
按电流的有效值来计算电流额定值。I T(AV)= (1.5~2)
max
fb K I ，
K fb =Kf1.57Kb 由整流电路形式而定，Kf 为波形系数，Kb 为共阴极或共阳极
电路的支路数。当α=00时，三相全控桥电路K fb =0.367，I T(AV)= (1.5~2)max fb K I =
(1.5~2) ×0.367×(17.5×1.2)=11.56～15.41A ，取I TN =15A 。
可选晶闸管型号：KP15-8
第三节 其他参数计算
一、电枢电感M L 的计算
式中P —电动机磁极对数，K D —计算系数，对一般无补偿电机：K D =8~12
P=2，K D =10则33
10102201020.95()222150017.5
D N M N N K U L mH Pn I ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯
二、整流变压器漏电感B L 的计算
)(100%2
mH I U U K L d
K B
B ∙=
U 2—变压器次级相电压有效值,I d —晶闸管装置直流侧的额定负载电流,K B —与整流主电路形式有关的系数 K B =3.9，%K U =5则2%5125
3.90.11()100100220
K B B d U U L K mH I =∙=⨯⨯=
第四章 保护电路
第一节 过电压保护
一、直流侧过电压保护
当直流侧快速开关断开或桥臂快熔熔断时会产生过电压，用压敏电阻抑制过电压或用单相VTS 。此次设计中采用压敏电阻，压敏电阻的额定电压U 1mA 的选取可按下式计算
()101.8~2.2()mA d U U V ≥，U d0为晶闸管控制角α=00
时直流输出电压。保护措施如
图4.1所示：
图4.1 直流侧过电压保护
()()101.8~2.2 1.8~2.2 2.34125526.5~643.5()mA d U U V ≥≥⨯⨯=
通常作为中小功率整流器操作过电压保护时，压敏电阻通流容量可选择（3~5）KA 。
二、关断缓冲电路
关断缓冲电路如图4.2所示：
图4.2 关断缓冲电路
关断缓冲电路即晶闸管换相保护电路。R 、C 值根据工程手册选取，此设计晶闸管额定电流为15A ，故C 可取0.3F μ,R 可取20Ω。
三、交流侧过电压保护
交流侧过电压保护如图4.3所示：
图4.3 交流侧过电压保护
在变压器次级并联RC电路，以吸收变压器铁心的磁场释放的能量，并把它转换为电容器的电场能而存储起来，串联电阻是为了在能量转换过程中可以消耗一部分能量并且抑制LC回路可能产生的震荡。
采用三相全控桥整流电路，为得到零线变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波电流流入电网。变压器的绕组为△—Y联结，阻容保护装置采用三角形接法，故可按下式计算阻容保护元件的参数：
电容C的耐压
电阻R的功率为：
式中 S T—变压器每相平均计算容量（VA），U2—变压器次级相电压有效值（V），%0i—励磁电流百分比，当S T≤几百伏安时%0i=10，当S T≥1000伏安时%0i=3~5。U K%—变压器的短路电压百分比。I C,U C—当R正常工作时电流电
U K %=5，%0i =5，S T =145.413=48.47KVA
(1)电容的计算
,取4F μ
21.5 1.5125459.28C U V ≥==,取500V
选择C=4μF ，耐压500V 的电容。 (2)电阻值的计算
取R=25Ω
RC 支路电流I C 近似为：
电阻R 的功率为 22
(3~4)(3~4)0.6282529.58~39.44R C P I R W ≥=⨯⨯=
第二节 过电流保护
常用的短路过电流保护器件为快速熔断器。 选择快熔时应考虑：
(1)电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定。
(2)电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。 (3)快熔的I 2t 值应小于被保护器件的允许I 2t 值。
(4)为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间-电流特性。 此次设计采用快熔作为短路过电流保护的装置，如图4.4所示：
图4.4 过电流保护
熔断器的参数按照以下原则选取：
额定电压RN U ：
UT K —为可控硅元件的电压计算系数，取UT K =2.45
额定电流RN I ：
i K —电流裕度系数，取i K =1.1~1.5，a K —环境温度系数，取a K =1~1.2，
R I —实际流过快熔的电流有效值。
因U 2=125V ，取U RN =220V ，
1.5 1.210.118.18RN i a R I K K I A ≥=⨯⨯=， 取RN I =20A 。 根据算出的额定参数可
选择17.510.1
R d I I A =
==相应的快熔。
第五章系统控制电路设计
第一节信号检测电路设计
电流反馈环节由霍尔元件及运算放大器组成，用以检测可控硅直流侧的电流信号，以获得与电流成正比的直流电压信号和过流信号。速度反馈环节把测速发电机输出的电压变换为适合控制系统的电压信号。电流检测电路如图5.1所示：
图5.1 电流检测电路
第二节系统调节器
设计双闭环直流调速系统，电流调节器与电压调节器的结构相同，都是PI调节器。含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型调节器的原理图如图5.2所示：
图5.2 含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型调节器原理图电流调节器的具体参数为
转速调节器的具体参数为
第三节触发电路
向晶闸管整流电路供电的交流侧电源通常来自电网，电网电压的频率不是固定不变的，而是会在允许范围内有一定的波动。触发电路除了应当保证工作频率与主电路交流电源的频率一致外，还应保证每个晶闸管的触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系，这就是触发电路的定相。为保证触发电路和主电路频率一致，利用一个同步变压器，将其一次侧接入为主电路供电的电网，由其二次侧提供同步电压信号，这样，由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管电压频率始终是一致的。接下来的
正确。触发电路的定相由多方面的因素确定，主要包括相控电路的主电路结构、触发电路结构等。
由于集成触发电路不仅成本低、体积小，而且还有调试容易、使用方便等优点，故
采用集成触发电路，用三片KJ004和一片KJ041,即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即构成完整的三相全控桥触发电路。
采用KJ041集成触发电路的同步电压应滞后于主电路电压180度。设计的主电路采用D，y-11联结，同步变压器采用D，y-11，5联结。同步电压选取的结果如表5.1所示：
表5.1 三相全控桥各晶闸管的同步电压
同步变压器和整流变压器的接法如图5.3所示：
图5.3 同步变压器和整流变压器的接法
采用三片KJ004和一片KJ041的三相全控桥触发电路如图5.4所示：图5.4 三相全控桥整流电路的集成触发电路
后记
通过设计一个晶闸管直流电动机不可逆调速系统的设计，让我对电力电子装置及系统这门课程所讲述的知识内容有了更深刻的理解。在设计过程中，查阅了大量的资料，不仅有关于电力电子技术方面的，也有关于电力拖动方面，通过此次设计，让我深刻地感受到了各门课程之间的联系，以及工程设计与理论计算之间的差别，也借由这次设计回顾了电力电子技术这门课程的知识。自己在以后的学习过程当中应多加思考，将所学的不同学科之间的知识联系起来。
从搜集资料到方案设计，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作课程设计报告的过程中思绪是如此复杂，混乱。如今，伴随着设计报告的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。
在此，我要感谢，我的导师赵瑞林老师。他为人随和热情，治学严谨细心。在紧张的学习生活中总是能像朋友一样叫道这我们，在他的严格要求下，从选题、定题开始，预备方案一直到最后设计报告的反复完善，赵老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓设计思路，精心点拨、热忱鼓励。正是赵老师的无私帮助与热忱鼓励，我的课程设计报告才能够得以顺利完成。由于本人知识浅薄，在本文中的完成过程中参考了电力电子电力电子学有关书籍，在此向本文参考资料的作者表示由衷的感谢。
附录：电气原理总图
目录 第一章.概述 (1) 第二章调速控制系统的性能指标 (2) 2.1 直流电动机工作原理 (2) 2.2 电动机调速指标 (2) 2.3 直流电动机的调速 (3) 2.4 直流电机的机械特性 (3) 第三章单闭环直流电动机系统 (5) 3.1 V-M系统简介 (5) 3.2 闭环调速系统的组成及静特性 (5) 3.3反馈控制规律 (6) 3.4 主要部件 (7) 3.5 稳定条件 (9) 3.6 稳态抗扰误差分析 (11) 第四章单闭环直流调速系统的设计及仿真 (12) 4.1 参数设计 (12) 4.2 参数计算及MATLAB仿真 (13) 第五章总结 (22) （电路总设计图、评分表附后）
第一章概述 电动机是用来是用来拖动某种生产机械的动力设备，所以需要根据工艺要求调节其转速，而用于完成这项功能的自动控制系统就被陈为调速系统。目前调速系统分为交流调速和直流调速系统，由于直流调速系统的调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，因此在相当长的时间内，高性能的调速系统几乎都采用直流调速系统，但近年来，随着电子工业与技术的发展，高性能的交流调速系统也日趋广泛。单闭环直流电机调速系统在现代生活中的应用越来越广泛，其良好的调速性能及低廉的价格越来越被大众接受。 单闭环直流电机调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、电动机-发动机、闭环控制系统等组成，我们可以通过改变晶闸管的控制角来调节转速，本文就单闭环直流调速系统的设计及仿真做以下介绍。
第二章 调速控制系统的性能指标 2.1 直流电动机工作原理 一、直流电机的构成 (1)定子：主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置； (2)转子：电枢铁芯、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴； (3)气隙 二、直流电机的励磁方式 按励磁方式的不同，直流电机可分为他励、并励、串励和复励电动机四种。 直流电动机中，在电磁转矩的作用下，电机拖动生产机械沿着与电磁转矩相同的生产方向旋转时，电机向负载输出机械功率。 2.2 电动机调速指标 稳态指标：主要是要求系统能在最高和最低转速内进行平滑调节，并且在 不同转速下工作时能稳定运行，而且在某一转速下稳定运行时，尽量少受负载变化及电源电压波动的影响。因此它的指标就是调速系统的调速范围和静差率。 动态性能指标:主要是平稳性和抗干扰能力。 （1）调速范围：生产机械在额定负载时要求电动机提供的最高转速Nmax 与最低转速Nmin 之比称为调速范围，用D 表示。即 D= min max N N （2）静差率：调速系统在某一转速下稳定运行时，负载由理想空载增加到规定负载时，所对应的转速降落n 与理想转速n 0 之比，用s 表示，即
目录 第一章绪论 (2) 第二章主电路结构选择 (3) 2.1变压器参数计算 (4) 第三章双闭环直流调速系统设计 (5) 3.1电流调节器的设计 (7) 3.2转速调节器的设计 (10) 第四章触发电路的选择与原理图 (14) 第五章直流调速系统MATLAB仿真 (16) 第六章总结 (18) 第七章参考文献 (18) 第1页
第一章绪论 转速负反馈控制直流调速系统（简称单闭环调速系统）PI调节器的单闭环转速系统可以实现转速调节无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响，并用电流截止负反馈限制电枢电流的冲击，避免出现过电流现象。但转速单闭环系统并不能充分按照理想要求控制电流（或电磁转矩）的动态过程。 对于经常正、反转运行的调速系统，缩短起、制动过程的时间是提高生产率的重要因素。在起动（或制动）过渡过程中，希望始终保持电流（电磁转矩）为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减）速度运行。当到达稳态转速时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。这类理想启动过程示意下图1所示。 第2页
第3页 图1 单闭环调速系统理想启动过程 启动电流呈矩形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动（制动）过程。 下面我们引入了一种双闭环系统来对控制系统进行优化。 第二章 主电路结构选择 目前具有多种整流电路，但从有效降低脉动电流保证电流连续和电动机额定参数的情况出发本设计选用三相桥式全控整流电路，其原理如图2-1所示，习惯将其中阴极连接在一起到3个晶闸管（531,,VT VT VT ）称为共阴极；阳极连接在一起的3个晶闸管（642,,VT VT VT ）称为共阳极，另外通常习惯晶闸管从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a,b,c 三相电源相接的3个晶体管分别是 531,,VT VT VT ,共阳极组中与a,b,c 三相电源相接的3个晶闸管分别是642,,VT VT VT 。
电力电子技术课程设计任务书1 一、题目：晶闸管直流电动机不可逆调速系统设计 二、设计意义及目的 通过课程设计，一方面使学生对本课程所学内容加深理解，另一方面让学生熟悉工程设计的过程、规范和方法，能正确查阅技术资料、技术手册和标准，培养学生工程设计能力。 三、技术数据及要求 1．ZBD -93直流电动机的主要数据：额定功率60kw，额定电压220V，额定电流305A，额定转速1000n/min，电枢绕组电阻R=0.05 ，C e=0.2V.min/r，励磁电压220V，励磁电流2A； 2．电网供电电压：三相380V； 3．晶闸管可控整流电路允许电流脉动系数Si=10%，调速范围D=15，静差率≤1%；4．整流变压器联结组别为D/Y—5； 5．主电路中，晶闸管要有过电压、过电流及抑制其正向电压上升率正向电流上升率的保护电路； 6．选择合适的晶闸管触发电路，并为其确定接入的同步电压。 四、设计内容 1．系统调速方案的确定； 2．主电路的选择与计算 ①整流变压器二次侧相电压的计算，整流变压器一、二次侧电流与容量计算； ②电枢整流桥路中晶闸管额定电压和额定电流的计算，以及晶闸管型号的确定； ③励磁整流电路中二极管额定电压和额定电流的计算，以及二极管型号的确定； ④与直流电动机电枢绕组串联电抗器的电感量计算； 3．触发电路的选择与计算； 4．同步变压器联结组别的确定； 5．绘制系统接线图； 系统接线图要求： ①要求用A4图纸绘图。 ②绘图规范，清晰明了，采用protel，手绘均课。
③图要合理完整，避免头重脚轻，接线过乱 6．编写计划说明书。 五、完成的技术文件 1．按国家现行标准绘制系统电气原理图（Ａ３图纸一张）；2．编写使用说明书。 设计说明书须包含 ①设计任务书 ②目录 ③前言 ④系统方案的选择 ⑤系统元件的选择与计算 ⑥电气原理图 ⑦参考文献 ⑧后记（收获和体会）
晶闸管直流电动机不可逆调速系统设计 摘要 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M系统），和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。 本文首先明确了设计的任务和要求，在了解了转速电流双闭环直流调速系统的调速原理后依次对晶闸管相控整流调速系统的主电路，保护电路，检测电路和触发电路进行了设计，并且计算了相关参数。 最后给出了这次设计的心得体会，参考文献和系统的电气总图。 目录 设计任务及要求 (Ⅰ) 摘要 (Ⅲ) 第二章系统主电路原理分析 (4) 第一节晶闸管直流电动机不可逆调速系统原理 (4) 第二节总体方案 (5) 第三节三相桥式全控整流电路 (7) 第三章系统参数计 (8) 第一节整流变压器参数计算 (8) 第二节晶闸管参数计算 (9) 第三节其他参数计算 (10)
第四章保护电路 (11) 第一节过电压保护 (11) 第二节过电流保护 (14) 第五章系统控制电路设计 (16) 第一节信号检测电路设计 (16) 第二节系统调节器 (16) 第三节触发电路 (17) 后记 (20) 参考文献 (21) 附录：电气原理总图 (22)
第二章系统主电路原理分析 第一节晶闸管直流电动机不可逆调速系统原理 晶闸管相控整流直流电动机调速系统原理框图如图3.1所示：
图3.1 晶闸管相控整流直流电动机调速系统原理框图 系统采用转速、电流双闭环的控制结构。两个调节器分别调节转速和电流，两者之间实行串行连接，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的触发电路。从闭环反馈的结构上看，电流调节环是内环，按典型I型系统设计；速度调节环为外环，按典型Ⅱ型系统设计。为了获得良好的静、动态性能，
目录 前言 (2) 第1章双闭环直流调速系统的组成和工作原理 (3) 1.1双闭环直流调速系统的组成 (3) 第2章主电路各器件的选择和计算 (4) 2.1 给定器G的参数设计 (4) 2.2 变压器参数计算 (5) 2.3 晶闸管参数计算： (5) 2.4 平波电抗器参数设计 (5) 第3章双闭环调速系统调节器的设计 (6) 3.1 电流调节器的设计 (7) 3.1.1 确定时间常数 (7) 3.1.2电流调节器设计 (8) 3.1.3 检验近似条件 (9) 3.1.4 计算调节器电阻和电容 (9) 3.2 转速调节器的设计 (9) 3.2.1 电流环的等效闭环传递函数 (10) 3.2.2 转速调节时间常数的确定 (10) 3.2.3 选择转速调节器结构 (11) 3.2.4 检验近似条件 (12) 3.2.5 计算调节器电阻和电容 (12) 3.2.6 校核转速超调量 (12) 第4章驱动及触发电路设计 (13) 4.1 驱动电路设计 (13) 4.1.1 触发装置GT和I组脉冲放大器AP1 (13) 4.1.2 零速封锁器DZS (13) 4.1.3 速度变换器FBS (13) 4.2 保护电路设计 (14) 4.2.1 电流反馈与过流保护 (14) 4.2.2 过电压保护 (15) 设计心得 (16) 参考文献 (17) 附图：电路总电气图 (19)
前言 直流电动机拖动控制系统在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。这主要由于直流电机具有良好的起、制动性能，适用于在大范围内平滑调速，并且直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制角度来看，他有事交流拖动控制系统的基础。 由于要对电机进行稳定的转速控制，双闭环调速系统是现今在工业生产中应用最广泛的调速装置。该装置转速控制稳定，抗干扰能力强，但由于直流系统的本身缺陷为得到较大的调速范围自动控制的直流调速系统往往采用变压调速为主。而在变压整流装置中应用最广的是三相全控桥式整流。这是由于三相全控桥式整流器输出直流电流的谐波小，脉动电流小，电流连续性好，往往只需要平波电抗器就可以输出稳定直流。 本设计是一个双闭环不可逆直流调速系统，采用了晶闸管直流调速装置来调节直流电动机的转速（V-M）。具有较宽的调速范围，而且有可靠的保护措施，且在5%负载以上变化的运行范围内工作时，输出电流连续，并且具有良好的静特性与动态性能。 关键词：双闭环晶闸管转速调节器电流调节器
直流电机调速毕业设计 直流电机调速毕业设计 引言 直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于各个领域。在实际应用中，直流电机的调速是一个重要的问题。本文将探讨直流电机调速的相关内容，并介绍一种基于PID控制的调速方法。 一、直流电机调速的背景和意义 直流电机调速是指通过改变电机的输入电压、电流或磁通等参数，来实现电机转速的控制。直流电机调速的背景和意义在于提高电机的工作效率、降低能源消耗、满足不同工况下的需求等。 二、直流电机调速的方法 1. 电阻调速法 电阻调速法是最简单的一种调速方法，通过串联电阻来改变电机的输入电压，从而达到调速的目的。但是该方法效率低下，能耗较高，适用范围有限。 2. 电压调制调速法 电压调制调速法是通过改变直流电机的输入电压的脉宽和占空比来实现调速。这种方法具有较高的效率和较好的调速性能，但需要采用复杂的电路和控制算法。 3. 磁场调速法 磁场调速法是通过改变直流电机的磁场强度来实现调速。这种方法可以实现较大范围的调速，但需要采用复杂的磁场调节装置。 三、基于PID控制的直流电机调速方法
PID控制是一种常用的控制算法，可以通过调节比例、积分和微分三个参数来 实现系统的稳定性和响应速度的平衡。在直流电机调速中，可以利用PID控制 算法来实现精确的调速效果。 具体步骤如下： 1. 测量电机的转速和输出信号。 2. 根据测量值和设定值，计算出误差。 3. 根据PID控制算法，计算出控制量。 4. 将控制量作用于电机的输入端，实现调速效果。 5. 不断迭代以上步骤，直到达到所需的转速。 四、直流电机调速的实验设计 为了验证基于PID控制的直流电机调速方法的有效性，可以进行以下实验设计： 1. 搭建直流电机调速实验平台，包括电机、电源、测速装置等。 2. 设计合适的PID控制算法，根据实际需求调节比例、积分和微分参数。 3. 进行实验，记录电机的转速和控制量的变化情况。 4. 分析实验结果，评估PID控制算法的性能和调速效果。 5. 根据实验结果，优化PID控制算法的参数，进一步提高调速效果。 五、直流电机调速的应用领域 直流电机调速在各个领域都有广泛的应用，例如： 1. 工业自动化领域：用于控制生产线上的机械设备，提高生产效率和质量。 2. 交通运输领域：用于汽车、电动车等交通工具的驱动系统，实现平稳的加速 和减速。 3. 家电领域：用于洗衣机、风扇等家电产品的驱动系统，提供不同的工作模式
毕业论文--基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计毕业论文--基于单片机控制直流电机调速系统毕业设 计 摘要 近年来由于微型机的快速发展国外交直流系统数字化已经达到实用阶段由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高制作成本低且不受器件温度漂移的影响其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算可以实现不同于一般线性调节的最优化自适应非线性智能化等控制规律所以微机数字控制系统在各个方面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛 本文介绍的是用一台26KW的直流电动机8051单片机构成的数字化直流调速系统特点是用单片机取代模拟触发器电流调节器速度调节器及逻辑切换等硬件设备最后进行软件编程调试以及计算机仿真实时控制结果表明本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节并具有结构简单控制精度高成本低易推广等特点而且各项性能指标优于模拟直流调速系统从而能够实际的应用到生产生活中满足现代化生产的需要 关键词单片机双闭环直流调速系统数字方式 目录 第1章绪论1 第二章方案论证3 第三章直流调速控制系统5 31单片机部分的组成5 com路7 com路8 com8 com断源9
com计数器11 32 单片机的扩展12 com储器的扩展13 com储器的扩展14 com9可编程键盘显示器16 com与数字量的转换24 com保持28 第四章PID的控制算法32 41PID控制规律及其基本作用32 42控制算法的实现33 第五章直流调速系统的主电路设计36 51直流电动机的调速方法36 52整流电路37 53触发电路38 第六章软件设计42 72 系统仿真结果的输出及结果分析 49 第七章系统的抗干扰技术46 第八章直流调速系统的保护49 总结51 辞谢53 参考文献 第2章系统方案选择和总体结构设计 21调速方案的选择 com制对象的确定 本次设计选用的电动机型号Z2-32型额定功率11KW额定电压230V额定电流658A额定转速1000rmin 励磁电压220V运转方式连续 com供电方案的选择 变压器调速是直流调速系统用的主要方法调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种旋转电流机组静止可控整流器直流斩波器和脉宽调制变换器旋转变流机组简称G-M系统适用于调速要求不高要求可逆运行的系统但其设备多体积大费用高效率低维护不便静止可控整流器又称V-M系统通过调节触发装置GT的控制电压来
直流电动机不可逆调速系统设计报告设计报告：直流电动机不可逆调速系统 设计背景： 直流电动机是一种常见且重要的驱动设备，广泛应用于工业领域中。在许多应用场合中，对电动机的调速要求比较高。传统的直流电动机调速系统多采用可逆调速方法，但复杂性高、成本较高。因此，设计一个简化的、成本较低的直流电动机不可逆调速系统具有实际意义。 设计目标： 本设计旨在设计一个基于直流电动机的不可逆调速系统，具有以下目标： 1.简化电路结构，降低成本。 2.实现稳定、可靠的调速功能。 3.高效能地实现不同载荷下的调速要求。 4.具备过载保护功能。 设计原则： 本设计基于以下原则进行： 1.利用脉冲宽度调制（PWM）控制直流电动机的电压和频率，从而实现调速。 2.利用恒流特性保持输出电流稳定。
3.基于反馈控制，通过电流传感器，实时监测电动机的工作状态并进行调整。 设计流程： 1.选择合适的电源适配器以提供直流电源。 2.选择合适的直流电机以满足设计要求。 3.设计PWM调速电路，通过改变PWM的脉冲宽度，来控制输出电动机的电压和频率。 4.设计电流反馈控制电路，实时监测电动机的电流变化，并进行反馈控制。 5.设计过载保护功能，当电流超过设定值时，自动切断电源以保护电动机。 6.设计控制器电路，实现对上述功能的整合和控制。 设计输出： 1.设计并搭建直流电机不可逆调速系统的样品。 2.进行系统测试，检验系统的可靠性和调速功能。 3.输出系统的技术规格，包括输入电源要求、输出功率范围、调速范围等。 4.输出系统的电路图和元器件清单，供后续生产和维护使用。 设计评估：
1.对系统进行稳定性分析和调速性能评估，通过实际测试和数据分析来评估系统的可靠性和稳定性。 2.对系统的成本、体积、功率效率等进行评估，比较与传统可逆调速系统的优劣势。 总结： 通过本设计，实现了一个简化、成本较低的直流电动机不可逆调速系统。该系统具备稳定、可靠的调速功能，并具备过载保护功能。通过实际测试和评估，该系统的性能表现良好，能满足工业领域中对电动机调速的要求。该设计为直流电动机调速系统的发展提供了一种新的思路和方向。
课程设计--直流电机调速控制系统设计
指导教师评定成绩： 审定成绩： ********** 课程设计报告 设计题目：直流电机调速控制系统设计 学校：******************** 学生姓名：********** 专业：******************** 班级：*********** 学号：************** 指导教师：*****************8 设计时间：2013 年12 月
目录 引言 (3) 一、直流电动机的工作原理 (4) 二、直流电动机的结构 (5) 三、直流电动机的分类 (6) 四、电动机的机械特性 (7) 五、他励直流电动机起动 (10) 六、他励直流电动机的调速方法 (11) 七、PWM调制电路 (14) 八、H桥驱动电路 (14) 九、直流电动机调速控制系统设计 (15) 十、心得体会 (22) 附录 参考文献 (23) 课程设计任务书 (23)
引言 现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。直流电机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。 PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。 本文就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流电机速度的控制。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，然后通过放大来驱动电机。利用直流测速发电机测得电机速度，经过滤波电路得到直流电压信号，把电压信号输入给A/D转换芯片最后反馈给单片机，在内部进行PI运算，输出控制量完成闭环控制，实现电机的调速控制。
晶闸管整流直流电动机调速系统设计 概述：许多机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用最广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。 本此设计主要：就是针对直流调速装置，利用晶闸管相控整流技术，结合集成触发器芯片和调节器，组成晶闸管相控整流直流电动机调速系统，主要应用的芯片是TCA785集成移相触发控制芯片，实现调速系统。同时设计出完整的电气原理图，将分别介绍各个模块的构成原理和使用方法。 关键词：双闭环直流调速晶闸管相控 1 设计意义及要求 1.1 设计意义 电力电子装置是以满足用电要求为目标，以电半导器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现变换和控制装置。 通过此次课程设计要求学会电力电子装置的设计，能够利用相控整流装置对直流电动机进行调速系统的设计。
1.2 设计要求 本次课程设计的题目是晶闸管相控整流直流电动机调速系统设计。 已知直流电动机参数：N P =3KW ，N U =220V ，N I =17.5A ，N n =1500min r 。要求采用集成触发器及调节器构成转速电流闭环的直流调速系统。设计绘制该系统的原理图，并计算晶闸管的额定电压和额定电流。 2 系统电路设计 根据设计的要求，可将设计分为两大部分，一是主电路及系统原理图，二是控制电路，系统原理图部分我们采用的是三相全控整流装置，在这里我们使用三个TCA785芯片以便满足设计的要求，同时要加入转速电流双闭环系统，更好的实现调速的要求，达到稳定的速度效果。电路原理总图见附录。 2.1 系统主电路 晶闸管相控整流电路有单相、三相、全控、半控等，调速系统一般采用三相桥式全控整流电路，如图1所示。在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧瞬态过电压及滤波，晶闸管并联电阻和电容构成关断缓冲；快速熔断器直接与晶闸管串联，对晶闸管起过流保护作用。
1. 设计任务 设计一个单向可控晶闸管直流电动机不可逆调速系统的主电路 直流电机：额定功率：P=3KW ，额定电压：U220V ，额定电流：17.5A ， 额定转速：1500，励磁电流：1.11V ，电枢回路电阻：1.2Ω， 启动电流：30A 负载电流为30A 时电流仍连续 2. 设计内容 1) 确定调速系统控制方案 2) 主电路选择与计算 3) 调速系统方案的选择 4) 绘制电气系统原理图 3.调速系统方案的选择 3.1直流电动机的选择 根据负载功率和额定转速的要求，查产品目录，依据(1.1~1.3)N L P P =原 则及过载要求，选取： 型号： 额定功率：3KW 额定电压：220V 额定电流：17.5A 额定/弱磁转速：1500r/min 励磁电流：1.11A 电枢回路电阻：1.2Ω 3.2电动机供电方案的选择 与交流机组（主控制电路主要是通过接触器来控制的）相比，晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省；而且工作可靠、功耗小、效率高，因此采用晶闸管可控整流装置供电。 本设计选用的是中小型直流电动机，功率低，故可选用单相整流电路。又因本系统设计是不可逆系统，所以可选用单相半控桥整流电路，这样不仅使控制电路大大简化，而且若控制电路安排合理可以减少电子元件的个数，即应用桥式电路中整流二极管代替续流二极管。这就要求将整流二极管和晶闸管分别放在一侧，当电路没有触发的时候整流二极管做续流作用。
直流电动机的额定电压为440V，直接用电网供电是很难达到要求，同时为了防止电动机启动与制动对电网的干扰，需要将电压升高并且能够和电网隔离提高功率因数，因此选用本设计采用整流变压器供电方式。 对于小功率的直流电动机直流调速系统一般采用减压调整方案，保持磁通不变，因此励磁绕组可采用单相不控整流电路供电。为保证直流电动机正常工作采用先加励磁电源，后加电枢电压的原则。为了防止电动机在运行过程中因励磁过小而造成转速过高或电流过大的现象，常在励磁回路中设有弱磁保护环节，即增加欠电流继电器。 1.1触发电路的选择 本设计所选用的直流电动机容量较小，通过晶闸管的电流不会超过50A，故可采用电路简单，成本低的单结晶体管触发电路。为实现自动控制，且要同时触发两只阴极不接在一起的晶闸管，可采用由晶体管代替可变电阻的单结晶体管触发电路，用具有两个二次绕组的脉冲变压器输出的脉冲。 1.2反馈方式的选择 反馈方式选择原则应是满足调速指标要求的前提下，选择最简单的反馈方
电力电子课程设计书 ——晶闸管直流调速系统设计 ****** 班级：机电二班 学号：*********** 指导教师：***
2012-7-3一、设计意义及目的 通过课程设计是学生对本课程所学内容加深理解另一方面 让学生熟悉工程设计的过程、规范和方法能正确查阅技术资料、技术手册和标准培养学生工程设计能力。 二、设计技术数据及要求 1. 直流电动机额定数据 2. 主电路中晶闸管要有过电压、过电流及抑制其正向电压上升率、正向电流上升率的保护电路。 3.选择合适的晶闸管触发电路。 三、设计内容 1.系统调速方案的确定。 2.主电路的选择与计算 a.整流变压器次级电压的计算整流变压器次级电流及变压器容 量的计算 b.电枢整流桥路中晶闸管额定电压和额定电流的计算,以及晶闸管 型号的确定。 C. 电枢电感M L的计算整流变压器漏电感BL的计算。 3.主电路中各种保护电路的选用及元件参数计算。
摘要 直流电动机具有良好的起、制动性能宜于在大范围内平滑调速在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后生产出成套的晶闸管整流装置组成晶闸管—电动机调速系统简称V-M系统和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高而且在技术性能上也显示出较大的优越性。 本文首先明确了设计的任务和要求在了解了转速电流双闭环直流调速系统的调速原理后依次对晶闸管相控整流调速系统的主电路保护电路检测电路和触发电路进行了设计并且计算了相关参数。最后给出了这次设计的心得体会参考文献和系统的电气总图。
目录设计任务及要求 摘要 第一章晶闸管直流调速系统概述 第一节直流调速系统的组成 第二节双闭环直流调速系统的静特性第二章系统主电路原理分析 第一节晶闸管直流电动机调速系统原理第二节总体方案 第三节三相桥式全控整流电路 第三章系统参数计 第一节整流变压器参数计算 第二节晶闸管参数计算 第三节其他参数计算 第四章保护电路 第一节过电压保护 第二节过电流保护 第五章系统控制电路设计 第一节信号检测电路设计 第二节系统调节器 第三节触发电路
目录 目录.................................................................................................................................................错误!未定义书签。（一）绪论...................................................................................................................................错误!未定义书签。 1.1 设计目的 ..................................................................................................................错误!未定义书签。 1.2 直流调速系统概述............................................................................................................................. - 1 - 1.3 MATLAB系统简介 ........................................................................................................................... - 1 - 1.2 晶闸管-电动机直流调速系统简介 ................................................................................................... - 1 -（二）直流电动机开环调速系统仿真 .........................................................................................错误!未定义书签。 2.1 直流开环调速系统的电器原理...............................................................................错误!未定义书签。 2.2 直流开环调速系统的理论分析...............................................................................错误!未定义书签。 2.3 Simulink中搭建的直流开环调速系统的仿真模型 ...............................................错误!未定义书签。 2.4 直流开环调速系统的仿真结果...............................................................................错误!未定义书签。 2.5 直流开环调速系统仿真结论...................................................................................错误!未定义书签。（三）单闭环直流电动机调速系统仿真 ...................................................................................错误!未定义书签。 3.1 单闭环直流系统的介绍...........................................................................................错误!未定义书签。 3.2 转速负反馈单闭环系统的组成...............................................................................错误!未定义书签。 3.3 转速负反馈单闭环系统稳态结构图.......................................................................错误!未定义书签。 3.4 转速负反馈单闭环系统真各环节参数...................................................................错误!未定义书签。 3.5 单闭环直流调速系统分析.......................................................................................错误!未定义书签。（四）双闭环直流电动机调速系统仿真 ...................................................................................错误!未定义书签。 4.1 初始条件 ..................................................................................................................错误!未定义书签。 4.2 系统原理框图 ..........................................................................................................错误!未定义书签。 4.3 参数计算 ..................................................................................................................错误!未定义书签。 4.4 转速环的设计 ..........................................................................................................错误!未定义书签。 4.5 双闭环直流不可逆调速系统线路图.......................................................................错误!未定义书签。 4.6 系统仿真 ..................................................................................................................错误!未定义书签。 4.7 双闭环直流调速系统分析.......................................................................................错误!未定义书签。
毕业设计(论文)开题报告 题目：直流电机调速系统设计 学院：电气信息学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：文亮学号: 200701010809 指导老师：谢卫才 2011年4月20日
开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。 4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文献综述 一、引言 长期以来，由于直流电机具有良好的线性调速特性，较高的效率，优异的动态特性，广泛应用在调速控制中。直流电机速度控制容易、启动制动性能良好,且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制；而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R 即可改变端电压,达到调速目的，但这种传统的调压调速方法效率低。 近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进人控制领域以及高开关频率、全控型第二代电力半导体GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 等的发展，脉宽调制(PWM)直流调速系统在调速控制中得到越来越普遍的使用。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点，更重要的是这种调速方式很容易在单片机控制系统中实现，使整个调速系统实现全数字化，结构简单，可靠性高，操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能，因此具有很好的发展前景。 二、直流电机调速系统的概述 （一）电机基本调速方法 由电机学基本理论可知，直流电动机转速特性方程式为 e U IR n K -=Φ （2-1） 式中n —转速（r/min ）； U —电枢电压（V ）
2015届本科毕业设计 晶闸管双闭环直流调速系统的设计与仿真 院（系）名称物理与电子信息学院 专业名称电气工程及其自动化（过程控制方向）学生姓名赵晓东 学号110544138 指导教师苗峰讲师 晶闸管双闭环直流调速系统的设计与仿真
赵晓东 物理与电子信息学院电气工程及其自动化（过程控制方向）专业学号：110544138 指导教师：苗峰 摘要：电动机是一种将电能转换为机械能的动力装置，现已广泛应用于工业、农业、交通运输、国防工业等各个领域。而电动机的调速性能，对于提高产品质量、提高劳动生产率、节约电能等方面有着直接的决定性的影响。所以研究电机的调速控制的先进理论和技术，不仅满足工业生产的要求，而且能提高能源的利用率。 MATLAB是目前流行的控制系统仿真软件，使用MATLAB软件对电机调速系统进行仿真设计和分析，有利于选择参数和设计的最合理的系统方案。 本文利用MATLAB软件中的Simulink工具箱，构建电机调速系统的仿真模型，对多种智能调速方法的仿真实现、性能分析和算法设计等方面进行了深入研究 关键词：晶闸管；双闭环；ASR；ACR；Simulink Design and Simulation of thyristor Double Loop DC Speed Control System Zhao Xiao-dong Physics and Electronic Information Electrical Engineering and Automation(Process Control direction) No: 110544138 Tutor: Miao Feng Abstract: Now no one needs to control the speed of the device, and its production process on the speed performance have certain requirements. If the production process of the static load of slip running demanding, this time using the speed closed-loop system can reduce landing speed, can resist the load fluctuation to some extent. But the current and torque control loop system dynamic process can not be arbitrary, and if you want to improve the speed of system as high as possible, the key is to get the maximum period of electric current to maintain constant process, which must require the system to have a very speed and current Good regulation and control action. According to the system of feedback and control , the use of a physical quantity of negative feedback can keep this amount basically unchanged. after reaching steady state speed, speed and want only negative feedback, negative feedback will not allow current occurs, this problem can be solved using the speed and current two regulators were controlled. Finally, through the Simulink system ,analysis features dual-loop DC speed control system and make summary. Key words: Thyristor; Dual-loop; Speed regulator; Current regulator; Simulink
第一章直流电动机简介 1.1直流电动机的发展 近三十年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。 无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其名称中就可以看出来。有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩控制特性，在相当长的一段时间内一直在运动控制领域占据主导地位。但是，有机械接触电刷-换向器一直是电流电机的一个致命弱点，它降低了系统的可靠性，限制了其在很多场合中的使用。为了取代有刷直流电动机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电动机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。 无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kW,可设计到400kW,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。 我国对无刷直流电动机的研究起步较晚。1987年，在北京举办的联邦德国金属加工设备展览会上，SIEMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了国内有关学者的广泛注意，自此国内掀起了研制开发和技术引进的热潮。经过多年的努力，目前，国内已有无刷直流电动机的系列产品，形成了一定的生产规模。 1.2直流电机的结构 直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕阻、换向器和风扇等组成。