实训报告课程名称：专业实训
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完成日期：2015 年1月15 日
任务书
1 单闭环直流调速系统
1.1 主电路设计
单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。在电动机轴上装一台测速发电机SF ,引出与转速成正比的电压U f 与给定电压U d 比较后,得偏差电压ΔU ,经放大器FD ,产生触发装置CF 的控制电压U k ,用以控制电动机的转速,如图1.1所示。
图1.1 单闭环直流调速系统原理框图
直流电机，额定电压20V ，额定电流7A ，励磁电压20V ，最大允许电流40A 。
1.1.1 整流变压器额定参数的计算
为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压U 2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压U 2。
（1）二次侧相电流和一次侧相电流
在精度要求不高的情况下，变压器的二次侧相电压U 2的计算公式：
2max ~/d U U A =（1.2 1.5）
几种整流线路变压器电压计算系统参数，如表1.1所示。
表1.1 几种整流线路变压器电压计算系统
电路模式
单相全波 单相桥式 三相半波 三相桥式 A
0.9 0.9 1.17 2.34 C 0.707 0.707 0.866 0.5
所以变压器二次侧相电压为：2 1.35200.930U V =?÷=
变压器的二次侧电流I 2的计算公式：
2:d I I A =
几种整流线路变压器电流I d /I 2系数，如表1.2。
表1.2 几种整流线路变压器电流Id/I2
电路模式
电阻性负载 电感性负载 单相全控桥
0.9 1 三相全控桥
1.22 1.22 查表1.2得，1A =。
变压器的二次侧电流：2
7d I I A == 变压器的一次侧电流I 1的计算公式：
一次侧电流：2112/7302200.95I I U U A =*=?÷=
（2）变压器容量
整流电路为单相桥式，取121m m m ===。
二次容量：22221307210S m U I W ==??=
一次容量：111112200.95209S mU I W ==??= 平均计算容量：121()209.52
S S S W =+=
1.1.2 整流器件晶闸管的参数计算及选择
额定电压U TN 、电流I TN 、功率P TN 。
整流元件的最大值电压U TM 和额定电流的计算系数K fb 如表1.3所示。
表1.3 整流元件的最大值电压U TM 和额定电流的计算系数K fb 电路模式
U TM 电阻性(K fb ) 电感性(K fb )
单相桥式
2 0.5V 0.45V
三相桥式 2 0.368V 0.368V
查表1.3得，2Tm U ，0.45fb K =
(2~3)230127.28TN Tm U U V V ==≈
(1.5~2)20.454036fb dm TN I K I A ==??=
127.28364582.08TN TN TN P U I W ==?=
取130TN U V =，40TN I A =，5200TN P W =，
选择MEKD-ZL-50型号整流模块一个。
1.1.3 阻容保护电路的参数计算及选择
单相变压器交流侧过压过流保护电容C 和电阻R 的计算：
226%S C if U ≥
2.R ≥ 变压器励磁电流百分比：在10~1000Kv 情况下，%if 取4~10。
变压器的短路电压百分比：在10~1000Kv 情况下，%K U 取5~10。
22209.5668.3830302.39.89209.5
C uF R ≥??≈≥?≈Ω 几种常见单相晶闸管阻容保护电路如图1.2所示。
图1.2 单相RC 保护电路
几种常见三相晶闸管阻容保护电路如图1.3，图1.4所示。
图1.3 三相RC 角型保护电路 图1.4 三相压敏电阻保护电路
1.2 控制电路设计
1.2.1 单相整流模块参数
（1）工作频率f 为50Hz 。
（2）输入线电压范围VIN （RMS ）为30～450V AC 。
（3）控制信号电压VCON 为0～10VDC 。
（4）控制信号ICON≤10μA 。（5）、输出电压不对称度＜6％。
（6）输出电压温度系数＜600PPM/℃。
（7）模块绝缘电压VISO（RMS）≥2500V。
整流模块内部电路及使用和安装：
（1）单相整流模块内部电路，如图1.5所示。
图1.5 单相整流模块
（2）模块的使用安装
模块电流规格选择：为保证设备运转正常，选取的模块电流应为负载电流的1.5～3倍，整个运行过程，负载电流不能超过模块的额定电流。环境要求：模块的存贮和工作场所应干燥、通风、无尘、无腐蚀性气体。工作环境温度范围为－25℃～＋45℃。
安装步骤：
①把散热器和风机按通风要求安装好，散热器表面必须平整、光洁。在模块导热底板与散热器表面均匀涂覆一层导热硅脂，然后用螺钉把模块固定于散热器上，注意用力要均等。
②因模块工作电流较大，必须用带接线鼻的多股铜线进行连接（禁用铝线），导线截面积按电流密度＜4A/mm 2 选取。严禁将铜线直接压接在模块电极上。
③用接线鼻环带将铜线扎紧，以免接触不良而附加发热，然后套上绝缘热缩管，用热风或热水加热收缩。将接线鼻固定在模块电极上，确保良好的平面接触，并用螺钉紧固。
④注意模块输入输出电极勿掀起，以免损坏模块。
⑤接控制线：接线见图1.6和表1.4所示。
图1.6 五脚插座的对应顺序
表1.4 引脚接线
引脚功能引线颜色5脚插座
＋12 红色 5
GND 黑色 4
GND 黑色(灰色) 3
CON 黄色 2
E CON橙色(褐色) 1
1.2.2 LM331芯片简介及工作原理
LM331采用单电源供电，电源电压VCC，模拟信号Vin的输入范围-VCC～0V,频率范围为1～500KHZ，非线性低于0.01％。模拟信号经积分器积分处理后,在INPUT端变成与输入电压成正比的稳定电流输入,通过LM331芯片进行V/F转换后,变成与电压成正比的频率信号,FOUT端输出的频率信号送到计算机的计数/定时端口,计算机对频率信号进行采集、处理、存储。从而实现模拟信号到数字信号的转换。由于LM331的转换线性度直接影响转换结果的准确性，而通常引起V/F转换产生非线性误差的原因是引脚1的输出阻抗，它使输出电流随输入电压的变化而变化，因而影响转换精度，为克服此缺点，高精度V/F转换器在1脚和7脚间加入了一个积分器，这个积分器是由常规运放LF356和积分电容C4构成的反积分器。LM331外部扩展电路如图1.7所示。
图1.7 LM331外部扩展电路
1.2.3 运算放大LM324芯片简介及工作原理
LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V 。它采用14管脚双列直插塑料（陶瓷）
封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1.8所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“V o”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端V o 的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图1.9所示。
图1.8 运算放大器图1.9 lm324功能引脚图LM324的特点：
（1）短跑保护输出；
（2）真差动输入级；
（3）可单电源工作：3V-32V；
（4）低偏置电流：最大100nA（LM324A）；
（5）每封装含四个运算放大器；
（6）具有内部补偿的功能；
（7）共模范围扩展到负电源；
（8）行业标准的引脚排列；
（9）输入端具有静电保护功能。
1.2.4 光电编码器
光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转
速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。光电编码器E6B2_C接线如图1.10所示。
图1.10 光电编码器接线图
1.2.5 无静差调速
采用PI调节器的单闭环无静差调速系统控制结构如图1.11所示。
图1.11 单闭环无静差调速系统PI调节器控制结构图
图1.12 单闭环调速系统控制电路图
图1.13 单闭环调速系统主电路
2 双闭环直流调速系统
2.1 双闭环直流调速系统设计
双闭环直流调速系统主要由给定环节、ASR 、ACR 、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器ACR 和转速调节器ASR 。电流调节器ACR 和电流检测反馈回路构成了电流环；转速调节器ASR 和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。因转速换包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。在电路中，ASR 和ACR 串联，即把ASR 的输出当作ACR 的输入，再由ACR 得输出去控制晶闸管整流器的触发器。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的PI 调节器，且转速和电流都采用负反馈闭环。该系统原理框图如图2.1所示。
图2.1 双闭环直流调速系统原理框图 2.2 主电路设计
本组双闭环直流调速系统设计参数如下：
直流他励电动机：功率P e ＝1.45KW ，额定电压U e =220V ，额定电流I e =6.5A,磁极对数P=1，n e =1500r/min,励磁电压220V ,电枢绕组电阻R a =3.7Ω,主电路总电阻R ＝7.4Ω，K s =27，电磁时间常数T L =0.033s ，机电时间常数T m =0.26s ，滤波时
间常数T oi =0.0031s ，T on =0.01s ，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值 8V U im
=*，速度给定最大值 10V U n
=*，β＝0.77V/A ，α＝0.007 Vmin ／。 2.2.1 整流变压器额定参数的计算
（1）一次侧相电流和二次侧电流
在精度要求不高的情况下，变压器的二次侧相电压U 2的计算公式：
2max ~/d U U A =（1.2 1.5）
查表1.1得，34.2=A 。所以变压器二次侧相电压为：
2 1.3220 2.34122.22U V =?÷=
变压器的二次侧电流I 2的计算公式：
2:d I I A =
查表1.2得， 1.22A =。
变压器的二次侧电流：2 6.5 1.22 5.33d I I A =÷≈=
变压器的一次侧电流I 1的计算公式： 1212//U U I I N ==
一次侧电流：2112/ 5.33122.22220 2.96I I U U A =*=?÷≈
（2）变压器容量
整流电路为三相桥式，取123m m m ===。
二次容量：22223122.22 5.331954.3S m U I W ==??≈
一次容量：11113220 2.961953.6S mU I W ==??= 平均计算容量：121()1953.952
S S S W =+= 2.2.2 整流器件晶闸管的参数计算及选择
额定电压U TN 、电流I TN 、功率P TN 。
查表1.3得，2Tm U ，0.368fb K =。
(2~3)2122.22598.75TN Tm U U V V ==≈
(1.5~2) 1.50.368 1.5 6.5 5.382fb dm TN I K I A ==???=
598.75 5.3823222.45
TN TN TN P U I W ==?= 取598.75TN U V =， 5.382TN I A =，3222.45TN P W =，选择三相整流模块F18系列SD57-16型号。
2.2.3 阻容保护电路的参数计算及选择
（1）单相变压器交流侧过压过流保护电容C 和电阻R 的计算：
226%S C if U ≥ R ≥变压器励磁电流百分比：在10~1000Kv 情况下，%if 取4~10。
变压器的短路电压百分比：在10~1000Kv 情况下，%K U 取5~10。
21953.9565 3.92122.22
C uF ≥??≈ 取4.1uF 2
122.22
2.317.6195
3.95
R ≥?≈Ω 取20Ω
（2）保护电容的耐压值计算
21.5 1.5122.22183.33c U U V ≥=?=
662102 3.1450 4.1183.33100.24c c I fCU A π--≥=?????≈
2.2.4 双闭环直流调速系统主电路
双闭环直流调速系统主电路如图2.2所示。
图2.2 双闭环直流调速系统主电路
2.3 双闭环直流调速系统控制电路的设计
2.3.1 转速、电流双闭环设计原则
双闭环直流调速系统控制电路转速、电流双闭环设计原则：先内环后外环。
2.3.2 ACR 电流环的设计
（1）确定时间常数
三相桥式电路的平均时空时间：S 0.0017s T =
电流滤波时间常数：oi T 0.0031s =
电流环时间常数：0.00170.00310.0048s o i i T T s T ∑
=+=+= （2）选择电流调节器结构
根据设计要求：%5≤l σ，而且0.0330.6875100.0048
l i T T ∑==< ，因此电流环可按典型Ⅰ型系统设计。电流调节器选用PI 型，其传递函数为：
s
s K s W i i i A C R ττ1)(+= （3）选择电流调节器参数
ACR 超前时间常数：0.033i l T s τ==。
机电时间常数：T m =0.26s 。
电流环开环增益：要求%5≤i σ时，应取5.0=∑i I T K
0.50.5104.17/0.0048I i K s T ==≈∑
于是，ACR 的比例系数为
0.033(3.77.4)104.17 2.02270.77
i i I
s R K K K τβ?+==?≈? （4）校验近似条件
电流环截止频率：104.17/ci I K s ω== 1) 晶闸管装置传递函数近似条件： S
ci T 31≤ω 现在 11196.111330.0017
ci S s T ω==>? 满足。 2) 忽略反电动势对电流环影响的条件：l m ci T T 1
3
≥ω
现在，332.4/ci s ω=≈< 满足。
3) 小时间常数近似处理条件：oi s ci T T 131≤
ω
1145.2/3ci s ω==> 满足。 （5）计算调节器电阻和电容
电流调节器原理图，按所用运算放大器取Ω=k R 400，各电阻和电容值计算如下
1.013404.52i i O R K R k k ==?Ω=Ω，取
40k Ω 630.033100.8240.5210
i i i C F F R τμμ==?=?， 取0.82F μ 063440.0031100.314010
oi oi T C F F R μμ?==?=?，取0.33F μ 按照上述参数，电流环可以达到的动态指标为：%5%3.4%<=i σ，满足设计要求。
其结构图如图2.3所示：
图2.3 ACR 电流调节器结构图
2.3.3 ASR 转速环的设计
（1）确定时间常数
1) 电动机电动势系数为220 6.5 3.70.13min/1500
N Un I R Ce V r Ne --?=== 2) 电流环等效时间常数为
120.00480.0096i i
T s s K ∑===。 3) 转速滤波时间常数on T 根据所用测速发电机纹波情况，取s T on 01.0=
4) 转速环小时间常数n T ∑
按小时间常数近似处理，取20.00960.010.0196n i on T T T s ∑∑=+=+=
（2）选择转速调节器结构
由于设计要求无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态要求，应按典型Ⅱ型系统设计转速环。故ASR 选用PI 调节器，其传递函数为：
s
s K s W n n n ASR ττ1)(+= （3）选择转速调节器参数
按跟随和抗扰性能都较好的原则，取5=h ，则 ASR 的超前时间常数为：
50.01960.09n n hT s s τ∑==?=
转速环开环增益：
22222216 6.12250.0196N n h K s s h T --∑+==≈?? 于是，ASR 的比例系数为：
(1)60.770.130.2610.252250.007(3.77.4)0.0196
e m n n h C T K h RT βα∑+???==≈???+? （4）校验近似条件
1) 转速环截止频率为
111 6.10.0980.5978N
cn N n K K s s ωτω--===?=
2) 电流环传递函数简化条件：
cn ω≤
11149.13cn s ω--=≈> 满足 3) 时间常数近似处理条件：
cn ω≤
11134.023cn s ω--==> 满足 （5）计算调节器电阻和电容
按照转速调节器原理，取Ω=k R 400，则
010.2540410 174
n n R K R k k k ==?Ω=ΩΩ取 630.098102.2 2.545010
n n n C F F F R τμμμ==?≈?取 630440.01101 14010
on on T C F F F R μμμ?==?=?取 （6）校核转速超调量
退出饱和超调量的计算公式：m
n nom b n T T n n z C C ∑??-??=*max )(2)(λδ
当5=h 时，
%2.81max =?b C C ， 而11.1 6.5/min 555/min 0.13
dnom nom e I R n r r C ??===， 因此5550.019681.2%2 1.5 6.8%10%15000.26n σ=???
?=<， 能满足设计要求。
3 总结
直流调速系统由晶闸管-直流电动机组成的主电路和转速电流调节器组成的控制电路两部分组成。主电路采用三相可控晶闸管整流电路整流，用PI调节器控制，通过改变直流电动机的电枢电压从而进行调压调速。控制电路设置两个PI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。二者实行嵌套连接，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，形成转速电流双闭环直流调速系统。
实验结果表明经过该设计系统改进，双闭环系统与单闭环系统相比：机械特性偏硬，快速起制动，突加负载动态速将小。
因为系统采用了双闭环系统，所以系统能够通过两个转速调节器进行自动调节作用减少稳态速降，但是有超调。为使系统的稳态性能更好，该系统采用无静差调节，即转速调节器采用比例积分调节器（PI调节器），使系统保证恒速运行。
这次实验是最后一个课程设计了，所以做得非常认真,通过这次实验使我明白了直流调速系统的原理,以前没明白的一些细节在这次设计中也得到了深刻的理解。理论和实际互相结合是我对电力拖动自动控制系统这门课有了进一步的认识。同时还要感谢给我帮助的同学和在技术上给我指导的老师。
附录Ⅰ单闭环硬件实物图控制电路板焊接实物图。
控制电路板实物图（正面）
控制电路板实物图（反面）
题目：双闭环直流调速系统的设计与仿真 已知：直流电动机：P N=60KW，U N=220V，I N=305A，n N=1000r/min,λ=2，R a=0.08, R rec=0.1, T m=0.097s, T l=0.012s, T s=0.0017s, 电枢回路总电阻R=0.2Ω。设计要求：稳态无静差，σ ≤5%,带额定负载起动到额定转速的转速超调σn≤10%。(要求完 i 成系统各环节的原理图设计和参数计算)。 系统各环节的原理图设计和参数计算，包括主电路、调节器、电流转速反馈电路和必要的保护等，并进行必要的计算。按课程设计的格式要求撰写课程设计说明书。 设计内容与要求：1、分析双闭环系统的工作原理 2、改变调节器参数，分析对系统动态性能的影响 3、建立仿真模型
1．双闭环直流调速系统的原理及组成 对于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。为此，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，是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。实际上，由于主电路电感的作用，电流不可能突变，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dmI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，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。 为了使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，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接，如图1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。从闭环结构上看，电流环在里面，称做内环；转速环在外面，称做外环。这就形成了转速电流负反馈直流调速系统。为了获得良好的静动态性能，转速和电流两个调节器一般采用PI调节器。 2．双闭环控制系统起动过程分析 前面已经指出，设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程，因此在分析双闭环调速系统的动态性能时，有必要先探讨它的起动过程。双闭环调速系统突加给定电压*nU由静止状态起动时，转速和电流的过渡过程如图4所示。由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三
摘要 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。 本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器，通过在DJDK-1型电力电子技术及电机控制试验装置上的调试,并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。
在转速闭环直流调速系统中，只有电流截止负反馈环节对电枢电流加以保护，缺少对电枢电流的精确控制，也就无法充分发挥直流伺服电动机的过载能力，因而也就达不到调速系统的快速起动和制动的效果。通过在转速闭环直流调速系统的基础上增加电流闭环，即按照快速起动和制动的要求，实现对电枢电流的精确控制，实质上是在起动或制动过程的主要阶段，实现一种以电动机最大电磁力矩输出能力进行启动或制动的过程。 一、设计要求 设一个转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H桥PWM方式驱动，已知电动机参数为：
郑州航空工业管理学院 电力拖动自动控制系统课程设计 07 级电气工程及其自动化专业 0706073 班级 题目转速单闭环的直流拖动系统 姓名 学号 指导教师孙标 二ОО十年月日
电力拖动自动控制系统课程设计 一、设计目的 加深对电力拖动自动控制系统理论知识的理解和对这些理论的实际应用能力，提高对实际问题的分析和解决能力，以达到理论学习的目的,并培养学生应用计算机辅助设计的能力。 二、设计任务 设计一个转速单闭环的直流拖动系统
题目：单闭环不可逆直流调速系统设计 1 技术指标 电动机参数：PN=3KW, n N=1500rpm, UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 。主回路总电阻R=2.5，电磁时间常数Tl=0.017s，机电时间常数Tm=0.075s。三相桥式整流电路，Ks=40。测速反馈系数=0.07。调速指标：D=30，S=10%。 2 设计要求 （1）闭环系统稳定 （2）在给定和扰动信号作用下，稳态误差为零。 3 设计任务（1）绘制原系统的动态结构图； （2）调节器设计； （3）绘制校正后系统的动态结构图； （4）撰写、打印设计说明书。 4 设计说明书 设计说明书严格按**大学毕业设计格式书写,全部打印.另外,设计说明书应包括以下内容: (1)中文摘要 (2)英文摘要
目录 第一章中文摘要 ································································································ - 1 -第二章英文摘要 ············································································错误!未定义书签。第三章课程设计的目的和意义·············································································· - 1 -1．电力拖动简介 ··························································································· - 1 - 2.课程设计的目的和意义·················································································· - 2 -第四章课程设计内容·························································································· - 2 -第五章方案确定 ································································································ - 3 - 5.1方案比较的论证 ······················································································ - 3 - 5.1.1总体方案的论证比较········································································ - 3 - 5.1.2主电路方案的论证比较····································································· - 4 - 5.1.3控制电路方案的论证比较·································································· - 6 -第六章主电路设计····························································································· - 7 - 6.1主电路工作设备选择 ················································································ - 7 -第七章控制电路设计·························································································· - 8 -第八章结论 ·····································································································- 11 -第九章参考文献 ·······························································································- 11 -
课程设计任务书 学生： 专业班级： 指导教师： 周 颖 工作单位： 自动化学院 题 目: 直流双闭环调速系统设计 初始条件： 采用晶闸管三相桥式整流,电机参数： mH L R A I V U r n a nom nom nom 15,2.0,136,220m in,/1460=Ω====， 40,5.0,m in/132.0=Ω==s e K r r V C ，无静差。电流过载倍数为5.1=λ， s T s T n i 01.0,002.000==、0.18m T s =。电流超调量σi ≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量σn ≤10%。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1． 系统原理图设计； 2． 转速和电流用两个调节器进行调节； 3． 过程分析，软件设计； 4． 电流环和转速环结构图绘制； 5． 仿真曲线绘制 时间安排： 12 月 21 日-22日 查阅资料 12月 23 日- 25日 方案设计 12月 28 日- 29 日 馔写程设计报告 12月30日 提交报告，答辩 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
目录 摘要Ⅱ1设计任务 1 1.1初始条件 1 1.2设计任务 1 2直流双闭环调速系统原理图设计 2 2.1系统的组成 2 2.2系统的电路原理图 3 3直流双闭环调速系统调节器设计 4 3.1获得系统设计对象 4 3.2电流调节器的设计 5 3.2.1电流环结构框图的化简 5 3.2.2电流调节器结构的选择7 3.2.3电流调节器的常数计算7 3.2.4电流调节器的实现10 3.3转速调节器的设计10 3.3.1电流环的等效闭环传递函数10 3.3.2转速调节器的结构选择11 3.3.3转速调节器的参数计算13 3.3.4转速调节器的实现15 4系统起动过程分析16 5系统仿真18 6心得体会19 参考文献20
转速、电流双闭环调速系统 班级：铁道自动化091 姓名：陈涛 指导老师：严俊 完成日期：2011-10-31 湖南铁道职业技术学院
目录 摘要 (3) 一、直流调速介绍 (4) 1、调速定义 (4) 2、调速方法 (4) 3、调速指标 (4) 二、双闭环直流调速系统介绍 (5) 1、转速、电流双闭环调速系统概述 (5) 2、转速、电流双闭环调速系统的组成 (6) 3、PI调节器的稳态特征 (7) 4、起动过程分析 (8) 5、动态性能 (11) 6、两个调节器的作用 (11) 三、总结 (12)
摘要 随着近代电力电子技术和计算机的发展以及现代控制理论的应用，自动化电力拖动正向着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进，以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中，自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。 本文讲述的是转速、电流双闭环直流调速系统，通过学习使我对转速、电流双闭环直流调速系统的组成、调速器的稳态特性和作用以及系统的动态特性有了一定的了解。该系统是在单闭环系统的基础上加以改进后完成的，通过对电力拖动自动控制系统的学习，我们里了解到转速、电流双闭环直流调速系统相对于单闭环调速系统的一些优势，它是通过转速反馈和电流反馈两个环节分别起作用的。 通过这次的学习，我懂得了很多，具有了通过运用理论上所掌握的知识来独立发现问题、思考问题、解决问题的能力，在这次的论文中，我有一次重新学习了转速、电流双闭环直流调速系统，使我这一系统有了更进一步的了解。
转速、电流双闭环调速系统 一、直流调速介绍 1、调速定义 调速是指在某一具体负载情况下，通过改变电动据或电源参数的方法，使机械特性曲线得以改变，从而使电动机转速发生变化或保持不变。 2、调速方法 1.调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无 级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。 2.改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方 法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。 3.改变电枢回路电阻 <。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。 3、调速指标 1．调速范围（包括：恒转矩调速范围/恒功率调速范围），
实验二 转速、电流双闭环直流调速系统 一、实验目的 1．了解转速、电流双闭环直流调速系统的组成。 2．掌握双闭环直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 3．测定双闭环直流调速系统的静态和动态性能及其指标。 4．了解调节器参数对系统动态性能的影响。 二、实验系统组成及工作原理 双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制，由于调速系统调节的主要参量是转速，故转速环作为主环放在外面，而电流环作为副环放在里面，可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。实际系统的组成如实验图2-1所示。 实验图2-1 转速、电流双闭环直流调速系统 主电路采用三相桥式全控整流电路供电。系统工作时，首先给电动机加上额定励磁，改 变转速给定电压* n U 可方便地调节电动机的转速。速度调节器ASR 、电流调节器ACR 均设有 限幅电路，ASR 的输出*i U 作为ACR 的给定，利用ASR 的输出限幅*im U 起限制起动电流的作 用；ACR 的输出c U 作为触发器TG 的移相控制电压，利用ACR 的输出限幅cm U 起限制αmin 的作用。 当突加给定电压*n U 时，ASR 立即达到饱和输出* im U ，使电动机以限定的最大电流I dm 加速起动，直到电动机转速达到给定转速(即* n n U U )并出现超调，使ASR 退出饱和，最后稳 定运行在给定转速（或略低于给定转速）上。 三、实验设备及仪器 1.主控制屏NMCL-32 2.直流电动机-负载直流发电机-测速发电机组 3. NMCL －18挂箱、NMCL-333挂箱及电阻箱 4.双踪示波器 5.万用表 四、实验内容
1.调整触发单元并确定其起始移相控制角，检查和调整ASR 、ACR ，整定其输出正负限幅值。 2.测定电流反馈系数β和转速反馈系数α，整定过电流保护动作值。 3.研究电流环和转速环的动态特性，将系统调整到可能的最佳状态，画出)(t f I d =和)(t f n =的波形，并估算系统的动态性能指标（包括跟随性能和抗扰性能） 。 4.测定高低速时系统完整的静特性)(d I f n =（包括下垂段特性），并计算在一定调速范围内系统能满足的静态精度。 五、实验步骤及方法 1.多环调速系统调试的基本原则 (1)先部件,后系统。即先将各环节的特性调好，然后才能组成系统。 (2)先开环,后闭环。即先使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈后组成闭环系统。 (3)先内环,后外环。即闭环调试时，先调电流内环，然后再调转速外环。 2.单元部件参数整定和调试 (1)主控制屏开关按实验内容需要设置 (2)触发器整定 将面板上的U blf 端接地，调整锯齿波触发器的方法同实验1。 (3)调节器调零 断开主回路电源开关SW ，给定电压U g 接到零速封锁器DZS 输入端，并将DZS 的输出接到ASR 和ACR 的封锁端。控制系统按开环接线,ASR 、ACR 的反馈回路电容短接，形成低放大系数的比例调节器。 a)ASR 调零 将调节器ASR 的给定及反馈输入端接地，调节ASR 的调零电位器，使ASR 的输出为零。 b)ACR 调零 将调节器ACR 的给定及反馈输入端接地，调节ACR 的调零电位器，使ACR 的输出为零。 (4)调节器输出限幅值整定 a)ASR 输出限幅值整定 ASR 按比例积分调节器接线，将U g 接到ASR 的输入端，当输入U g 为正而且增加时，调节 ASR 负限幅电位器，使ASR 输出为限幅值* im U ，其值一般取为8~6--V 。 b)ACR 输出限幅值整定 整定ACR 限幅值需要考虑负载的情况，留有一定整流电压的余量。ACR 按比例积分调节器接线，将g U 接到ACR 的输入端，用ACR 的输出c U 去控制触发移相，当输入g U 为负且增加时，通过示波器观察到触发移相角α移至οο30~15min =α时的电压即为ACR 限幅值U cm ，可通过ACR 正限幅电位器锁定。 3.电流环调试(电动机不加励磁) (1)电流反馈极性的测定及过电流保护环节整定。 整定时ASR 、ACR 均不接入系统，系统处于开环状态。直接用给定电压g U 作为c U 接到移相触发器GT 以调节控制角α，此时应将电动机主回路中串联的变阻器M R 放在最大值处，
第十七单元 晶闸管直流调速系统 第二节 单闭环直流调速系统 一、转速负反馈直流调速系统 转速负反馈直流调速系统的原理如图l7-40所示。 转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR 、触发器CF 、晶闸管变流器U 、测速发电机TG 等组成。 直流测速发电机输出电压与电动机转速成正比。经分压器分压取出与转速n 成正比的转速反馈电压Ufn 。 转速给定电压Ugn 与Ufn 比较，其偏差电压ΔU=Ugn-Ufn 送转速调节器ASR 输入端。 ASR 输出电压作为触发器移相控制电压Uc ，从而控制晶闸管变流器输出电压Ud 。 本闭环调速系统只有一个转速反馈环，故称为单闭环调速系统。 1．转速负反馈调速系统工作原理及其静特性 设系统在负载T L 时，电动机以给定转速n1稳定运行，此时电枢电流为Id1，对应转速反馈电压为Ufn1，晶闸管变流器输出电压为Udl 。 n n I C R R C U C R R I U n d e d e d e d d d ?+=+-=+-=0)(φ φφ 当电动机负载T L 增加时，电枢电流Id 也增加，电枢回路压降增加，电动机转速下降，则Ufn 也相应下降， 而转速给定电压Ugn 不变，ΔU=Ugn-Ufn 增加。 转速调节器ASR 输出电压Uc 增加，使控制角α减小，晶闸管整流装置输出电压Ud 增加，于是电动机转速便相应自动回升，其调节过程可简述为： T L ↑→Id ↑→Id(R ∑+Rd)↑→n ↓→Ufn ↓→△U ↑→Uc ↑→α↓→Ud ↑→n ↑。 图17-41所示为闭环系统静特性和开环机械特性的关系。
图中①②③④曲线是不同Ud之下的开环机械特性。 假设当负载电流为Id1时，电动机运行在曲线①机械特性的A点上。 当负载电流增加为Id2时，在开环系统中由于Ugn不变，晶闸管变流器输出电压Ud 也不会变，但由于电枢电流Id增加，电枢回路压降增加，电动机转速将由A点沿着曲线①机械特性下降至B’点，转速只能相应下降。 但在闭环系统中有转速反馈装置，转速稍有降落，转速反馈电压Ufn就相应减小，使偏差电压△U增加，通过转速调节器ASR自动调节，提高晶闸管变流器的输出电压Ud0由Ud01变为Ud02，使系统工作在随线②机械特性上，使电动机转速有所回升，最后稳定在曲线②机械特性的B点上。 同理随着负载电流增加为Id3，Id4，经过转速负反馈闭环系统自动调节作用，相应工作在曲线③④机械特性上，稳定在曲线③④机械特性的C，D点上。 将A，B，C，D点连接起来的ABCD直线就是闭环系统的静特性。 由图可见，静特性的硬度比开环机械特性硬，转速降Δn要小。闭环系统静特性和开环机械特性虽然都表示电动机的转速-电流(或转矩)关系，但两者是不同的，闭环静特性是表示闭环系统电动机转速与电流(或转矩)的静态关系，它只是闭环系统调节作用的结果，是在每条机械特性上取一个相应的工作点，只能表示静态关系，不能反映动态过程。 当负载突然增加时，如图所示由Idl突增到Id2时，转速n先从A点沿着①曲线开环机械特性下降，然后随着Ud01升高为Ud02，转速n再回升到B点稳定运行，整个动态过程不是沿着静特性AB直线变化的。 2．转速负反馈有静差调速系统及其静特性分析 对调速系统来说，转速给定电压不变时，除了上面分析负载变化所引起的电动机转速变化外，还有其他许多扰动会引起电动机转速的变化，例如交流电源电压的变化、电动机励磁电流的变化等，所有这些扰动和负载变化一样都会影响到转速变化。对于转速负反馈调速系统来说，可以被转速检测装置检测出来，再通过闭环反馈控制减小它们对转速的影响。也就是说在闭环系统中，对包围在系统前向通道中的各种扰动(如负载变化、交流电压波动、电动机励磁电流的变化等)对被调量(如转速)的影响都有强烈的抑制作用。但是对于转速负反馈调速系统来说，转速给定电压Ugn的波动和测速发电机的励磁变化引起的转速反馈电压Ufn变化，闭环系统对这种给定量和检测装置的扰动将无能为力。为了使系统有较高的调速精度，必须提高转速给定电源和转速检测装置的精度。
双闭环控制系统设计 课程设计报告 电力拖动自动控制系统课程设计 题目：双闭环控制系统设计学生姓名：董长青专业：电气自动化技术专业班级： Z070303 学号： Z07030330 指导教师：姬宣德 日期：2010年03月10日 随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得 到了越来越广泛的认同与应用。相对于单闭环系统中不能随心所欲地 控制电流和转矩的动态过程的弱点。双闭环控制则很好的弥补了他的 这一缺陷。 双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用，从而获得 良好的静，动态性能。其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以 及抗电网电压扰动之上。正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有 必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究。本次课程设计目的就是 旨在对双闭环进行最优化的设计。 Summary With the development of modern industry, in the speed area, the concept of dual-loop control has been increasingly widespread recognition and application. Relative to the single closed-loop system can not arbitrarily control the dynamic
process of current and torque weakness. Double closed-loop control is very good to make up for this shortcoming of his. Double-loop speed and current control can achieve the difference of two negative feedback effect, thus get a good static and dynamic performance. The good dynamic performance mainly reflected in its anti-disturbance and anti-grid load over voltage disturbance. Precisely because of the many advantages of Double Closed Loop, so here it is necessary to optimize the design of its depth discussion and study. This course is designed to designed to optimize the double loop design. 一．课程设计设计说明书4 1.1系统性能指标 1.2整流电路4 1.3触发电路的选择和同步5 1.4双闭环控制电路的工作原理6 二. 设计计算书7 2.1整流装置的计算7 2.1.1变压器副方电压7 2.1.2变压器和晶闸管的容量8 2.1.3平波电抗器的电感量8 2.1.4晶闸管保护电路9 2.2 控制电路的计算10
案例转速、电流双闭环直流调速系统 一、概述 现以ZCC1系列晶闸管—电动机直流调速装置（简称ZCC1系列）为例，来阐述晶闸管—电动机直流调速系统分析、调试的一般方法与步骤。该装置的基本性能如下： (1)装置的负荷性质按连续工作制考核。 (2)装置在长期额定负荷下，允许150%额定负荷持续二分钟，200%额定负荷持续10秒钟，其重复周期不少于1小时。 (3)装置在交流进线端的电压为（0.9~1.05）380伏时，保证装置输出端处输出额定电压和额定电流。电网电压下降超过10%范围时输出额定电压同电源电压成正比例下降。 (4)装置在采用转速反馈情况下，调速范围为20∶1，在电动机负载从10%~100%额定电流变化时，转速偏差为最高转速的0.5%（最高转速包括电动机弱磁的转速）。转速反馈元件采用ZYS型永磁直流测速发电机。 (5)装置在采用电动势反馈（电压负反馈、电流正反馈）时，调速范围为10∶1，电流负载从10%~100%变化时，转速偏差小于最高转速的5%（最高转速包括电动机弱磁的转速）。 (6)装置在采用电压反馈情况下，调压范围为20∶1，电流负载从10%~100%变化时，电压偏差小于额定电压的0.5%。 (7)装置给定电源精度，在电源电压下降小于10%以及温度变化小于±10℃时，其精度为1%。 二、系统的组成 1、主电路 ZCC1系列装置主电路采用三相桥式全控整流电路，交流进线电源通过三相整流变压器或者交流进线电抗器接至380V交流电源。为了使电机电枢电流连续并减小电流脉动以改善电动机的发热和换向，在直流侧接有滤波电抗器L。 2、控制系统 ZCC1系列晶闸管直流调速装置的控制系统采用速度（转速）电流双闭环控制系统，其原理方框图如图3-1所示
课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 直流V-M 双闭环不可逆调速系统设计 初始条件： 采用双闭环V —M 不可逆调速系统。电动机参数为：V U N 750=，kW P N 550=，A I a 780=，m in /375r n N =，r V Ce min/.92.1=，允许电流过载倍数为1.5，Ω=1.0R ， 75=s K ，V U U U ctm im nm 12**===。采用三相桥式整流电路，电磁时间常数s T L 03.0=， s T m 084.0=，s T oi 002.0=，s T on 02.0=。 稳态无静差，电流超调量%5≤i σ，空载起动到额定转速时的转速超调量%10≤n σ。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1. 原理说明，原理图、系统动态结构图； 2. 说明系统起动过程，调节器设计； 3. 设计ACR 和ASR 的电路并计算参数。 4. 系统仿真 5. 按规范格式撰写设计报告（不少于5篇）打印 时间安排： 12 月 18日-21日 查阅资料 12月 22 日- 24日 方案设计 12月25 日- 26 日 馔写程设计报告 12月27日 提交报告，答辩 指导教师签名： 20XX 年 12月16日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
摘要 直流电动机具有良好的起动、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了广泛的应用。直流V-M双闭环不可逆调速系统是性能很好、应用广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节触发延迟角α大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图,然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。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，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算，然后采用Simulink对整个调速系统进行了仿真分析，最后画出了调速控制电路电气原理图。 关键词：双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器,Simulink
皖西学院 课程设计任务书 系别：机电学院 专业：10电气 课程设计题目：双闭环串级交流调速控制系统设计学生姓名：诚学号：2010010694 起迄日期: 6 月17日~ 6 月28日课程设计地点:电机与拖动控制实验室 指导教师:世林 下达任务书日期: 6 月17日
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。 目录
1 绪论 (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 (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) 2.3.1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 (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..................................................... .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 仿真........................................ .. (21) 6设计体会 (22)
V M双闭环直流调速系统 课程设计报告 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.
实训报告课程名称：专业实训 专业：班级： 学号：姓名： 指导教师：成绩： 完成日期： 2015 年 1月15 日
任务书
1 单闭环直流调速系统 主电路设计 单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。在电动机轴上装一台测速发电机SF ,引出与转速成正比的电压U f 与给定电压U d 比较后,得偏差电压ΔU ,经放大器FD ,产生触发装置CF 的控制电压U k ,用以控制电动机的转速,如图所示。 图 单闭环直流调速系统原理框图 直流电机，额定电压20V ，额定电流7A ，励磁电压20V ，最大允许电流40A 。 整流变压器额定参数的计算 为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压 U 2 只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压U 2。 （1）二次侧相电流和一次侧相电流 在精度要求不高的情况下，变压器的二次侧相电压U 2的计算公式： 几种整流线路变压器电压计算系统参数，如表所示。 表 几种整流线路变压器电压计算系统
电路模式 单相全波 单相桥式 三相半波 三相桥式 A C 所以变压器二次侧相电压为：2 1.35200.930U V =?÷= 变压器的二次侧电流I 2的计算公式： 几种整流线路变压器电流I d /I 2系数，如表。 表 几种整流线路变压器电流Id/I2 电路模式 电阻性负载 电感性负载 单相全控桥 1 三相全控桥 查表得， 1A =。 变压器的二次侧电流：2 7d I I A == 变压器的一次侧电流I 1的计算公式： 一次侧电流：2112/7302200.95I I U U A =*=?÷= （2）变压器容量
1．设计目的及意义 随着现代工业的发展，在调速领域中，双闭环控制的理念已经得到了越来越广泛的认同与应用。相对于单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程的弱点。双闭环控制则很好的弥补了他的这一缺陷。 双闭环控制可实现转速和电流两种负反馈的分别作用，从而获得良好的静，动态性能。其良好的动态性能主要体现在其抗负载扰动以及抗电网电压扰动之上。正由于双闭环调速的众多优点，所以在此有必要对其最优化设计进行深入的探讨和研究 本设计从直流电动机的工作原理入手，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算。 转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统, 采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。转速、电流双闭环直流调速系统的控制规律，性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。应掌握转速、电流双闭环直流调速系统的基本组成及其静特性；从起动和抗扰两个方面分析其性能和转速与电流两个调节器的作用；应用工程设计方法解决双闭环调速系统中两个调节器的设计问题，等等。 通过对转速、电流双闭环直流调速系统的了解，使我们能够更好的掌握调速系统的基本理论及相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高该系统的性能，使其能够适用于各种工作场合，提高其使用效率。 运动控制课是后续于自动控制原理课的课程，是更加接近本专业实现应用的一门课程。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，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。所以加深直流电机控制原理理解有很重要的意义。 本设计首先进行总体系统设计，然后确定各个参数，当明确了系统传函之后，再进行稳定性分析，在稳定的基础上，进行整定以达到设计要求。 一、单闭环总体方案设计 1、控制原理 根据设计要求，所设计的系统应为单闭环直流调速系统，选定转速为反馈量，采用变电压调节方式，实现对直流电机的无极平滑调速。原理图如下： 图1、单闭环直流
双闭环直流调速系统设计 内容摘要 电机自动控制系统广泛应用于各行业，尤其是工业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电.直流电动机具有良好的起动、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了广泛的应用。有效地控制电机，提高其运行性能，具有很好的现实意义。本文介绍了基于工程设计对直流调速系统的设计，根据直流调速双闭环控制系统的工作原理以及介绍变频调速技术的发展概况，变频调速技术的发展趋势关键词：双闭环控制系统，转速控制环，系统现状，发展趋势 英文翻译：Electrical automatic control system widely used in various industries, especially in industry. Most of the production machinery used in these industries motor as a prime mover. Effectively control electricity. Dc motor has a good start, braking performance, adaptable to smooth speed regulation in large scale, in many need to speed or fast forward and reverse has been widely used in the area of electric drive. Effectively control motor, improve its operation performance, has the very good practical significance. I ntroduced in this paper, based on the engineering design to the design of dc speed regulating system, the working principle of the double closed loop control system of dc speed regulating and also I ntroduce the development general situation and the development trend Key words: double closed loop control system, speed control loop, th e status quo，the development of trend 一：引言 矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，是“四大运转设备”之一。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。 近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、
电力拖动自控系统课程设 计报告 题目转速电流双闭环直流调速系统设 计 学院：电子与电气工程学院 年级专业：2012级电气工程及其自动化（电力传动方向）姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
电力拖动自动控制系统综合课程设计 设计任务书 某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据为： 直流电动机：kW 5.7P N =，V 400U N =，A 8.21I N = ,min /r 3000N =n ， W 716.0R a =，电枢回路总电阻Ω=75.1R ，电枢电路总电感mH 60L =,电流允许 过载倍数5.1=λ，折算到电动机轴的飞轮惯量22m N 64.2GD ?=。励磁电流为1.77A 。 晶闸管整流装置放大倍数40K s =，滞后时间常数s 0017.0T s = 电流反馈系数)I 5.1/V 15(A /V 4587.0βN ≈= 电压反馈系数)/V 15(r m in/V 005.0αN n ≈?= 滤波时间常数s 002.0T oi =，s 01.0T on = V 15U U U cm *im *nm ===;调节器输入电阻Ω=K 40R o 。
设计要求：稳态指标：无静差； 动态指标：电流超调量00i 5≤σ；采用转速微分负反馈使转速超调量等于0。 目 录 1 概述 (1) 1.1问题的提出 ............................................................................................................ 1 1.2解决的问题 ............................................................................................................ 1 1.3实现目标要求设计 . (1) 2 主电路计算 (2) 2.1整流变压器的计算 .............................................................................................. 2 2.2晶闸管及其元件保护选择 (2) 3 直流双闭环调速系统设计 (8) 3.1转速和电流双闭环调速系统的组成 .............................................................. 8 3.2系统静态结构图及性能分析 ............................................................................ 9 3.3系统动态结构图及性能分析 .. (10)