交直流调速系统课程设计(DOC)

交直流调速系统课程设计说明书

转速、电流双闭环控制直流调速系统设计

院 部：电气与信息工程学院

学生姓名： * *

指导教师： 李建军老师

专 业： 自动化

班 级： 自本1001

完成时间： 2013年12月

I

摘 要

转速、电流双闭环控制直流调速系统的性能很好，具有调速范围广、精度高、

双闭环调速系统中设置了两个调节器，即转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR），分别调节转速和电流。本文对直流双闭环调速系统的设计进行了分析，对直流双闭环调速系统的原理进行了一些说明，介绍了其主电路、检测电路的设计，详细介绍了电流调节器和转速调节器的设计以及一些参数的选择和计算，使其满足工程设计参数标准。

关键词：直流双闭环 调速系统 电流调节器 转速调节器

II

ABSTRACT

Speed and current double closed-loop control dc speed control system performance is

very good, has a wide speed range, high accuracy, good dynamic performance and the

advantages of easy to control, so has been widely used in the electric drive system. Dc

double closed loop speed regulation system set up two regulator, speed regulator (ASR)

and current regulator (ACR), adjusting the rotational speed and current respectively. In

this paper, the design of dc double closed loop speed regulation system is analyzed, the

principle of dc double closed loop speed regulation system with some instructions,

introduces the design of main circuit, detection circuit, the design of the current regulator

and speed regulator is introduced and some parameters selection and calculation, to make

it satisfy the standard of engineering design parameters.

Keywords: current regulator dc double closed loop speed regulation system of speed

regulator

III

绪 论

采用转速负反馈和PI调节的单闭环调速系统可以实现转速的无静差，如果附带电流截止负反馈作限流保护可以限制电流的冲击，但并不能控制电流的动态波形。我们希望系统在启动时，一直能有电机过载能力允许条件下的最大电流，电机有最大的启动转矩和最短的启动时间。这一点利用电流截止负反馈是很难实现的。

另外，在单闭环调速系统中，用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器的参数调速。例如，在带电流截止负反馈的转速负反馈的单闭环系统中，同一调节器担负着正常负载时的速度调节和过载时的电流调节，调节器的动态参数无法保证两种调节过程均具有良好的动态品质

为了解决单闭环调速系统存在的问题，可以采用转速、电流双闭环直流调速系统，采用两个调节器分别对转速和电流进行调节。

IV

目 录

第一章 课程设计任务书............................................... 1

1.1设计任务..................................................... 1

1.2设计要求..................................................... 1

第二章 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及原理..................... 2

2.1系统的组成................................................... 2

2.2系统的原理................................................... 2

2.3系统的动态结构框图........................................... 3

第三章 器件的选择及参数的计算....................................... 3

3.1可控整流变压器的选择及计算................................... 3

3.2晶闸管选择及计算............................................. 6

3.3平波电抗器电感的选择及计算................................... 7

3.4晶闸管的保护................................................. 7

3.4.1过流保护 ............................................... 8

3.4.2过压保护 ............................................... 8

3.5触发电路..................................................... 9

第四章 按工程设计方法设计系统调节器ACR、ASR ....................... 10

4.1电流调节器ACS的设计........................................ 10

4.2转速调节器ASR的设计........................................ 12

4.3系统总体结构图.............................................. 15

第五章 工程设计调节器需注意的问题.................................. 16

5.1转速的退饱和超调量与稳态转速有关............................ 16

5.2反电动势对转速环和转速超调量的影响.......................... 16

5.3内外环开环对数幅频特性比较.................................. 16

总结............................................................... 18

参考文献........................................................... 19

1 第一章 课程设计任务书

1.1设计任务

直流他励电动机：功率PN＝145KW，额定电压UN=220V，额定电流IN=6.5A,磁极对数P=1，nN=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=3.7Ω,主电路总电阻R＝7.4Ω，Ks=27，电磁时间常数TL=0.033ms，机电时间常数Tm=0.26ms，滤波时间常数Toi=0.0031s，Ton=0.01s，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值 8VUim，速度给定最大值 10VUn，设计要求：稳态无静差，电流超调量%5i；空载启动到额定转速时的转速超调量%20n

1.2设计要求

1. 系统各环节选型

1) 主回路方案确定。

2) 控制回路选择：给定器、调节器、触发器、电流检测环节、（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。

2. 主要电气设备的计算和选择

整流变压器计算：变压器原副边电压、电流、容量。

1) 晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。

2) 系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护选择。

3) 平波电抗器选择计算。

3. 系统参数计算

1) 电流调节器ACR中iiRC、 计算。

2) 转速调节器ASR中nnRC 、 计算。输入电阻均为40KΩ。

3) 动态性能指标计算（包括空载起动到额定转速超调量的计算和过渡过程的时间的计算以及空载起动到额定转速所需时间的计算）。

4. 画出双闭环调速系统电气原理图，并画出动态框图和波德图。