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2013年电力电子技术结课论文4KW直流电动机不可逆调速系统指导老师：李崇华老师学院：机械与电气工程学院班级：2009电气信息工程姓名：学号：日期： 2013年1月5日目录设计要求及摘要----------------------------------------------- -5第一章系统整体方案的确定-------------------------------------9第一节开环控制系统-----------------------------------9第二节闭环调速控制系统的确定------------------------ 9第三节带电流截止负反馈闭环控制系统------------------11第二章主电路方案的选择及计算---------------------------------13第一节调速系统方案的选择---------------------------- -13第二节主电路的计算------------------------------------14第三章触发电路的选择及计算-----------------------------------17第一节触发电路的选择、设计-------------------------- 17第二节触发电路的计算---------------------------------19第四章继电器—接触器控制电路设计-----------------------------23第一节设计思路--------------------------------------- 23第二节控制电路图--------------------------------------23第三节电机制动的选择及其计算-------------------------23第四节控制电器的选择----------------------------------23第五章 1.1kw直流调速系统电气原理总图--------------------------26第六章元气件明细表---------------------------------------------26第七章结论---------------------------------------------------- 29第八章致谢---------------------------------------------------- -31第九章参考文献-------------------------------------------------33设计要求一．题目：4kw以下直流电动机不可逆调速系统设计二．基本参数：直流电动机：额定功率Pn=1.1kW 额定电压Un=110V额定电流In=13A 转速Nn=1500r/min电枢电阻Ra=1Ω极数2p=2励磁电压Uex=110V 电流Iex=0.8A 三．设计性能要求：调速范围D=10，静差率s≤10%，制动迅速平稳四．设计任务：1.设计合适的控制方案。
双闭环不可逆直流调速系统实验报告
实验目的：
1. 理解双闭环不可逆直流调速系统的原理和特点。
3. 熟悉实验设备的使用和实验过程。
实验原理：
双闭环不可逆直流调速系统由速度环和电流环两个闭环组成，其基本原理如下：
1. 速度环控制
在速度环内部，输入为期望转速，输出为电压控制器的输出信号。
速度环主要根据实
际转速和期望转速之间的差异，计算出电压控制器的控制量，并根据电压控制器的输出改
变电机的电压，以达到调速的目的。
实验步骤：
1. 准备实验设备：电机、电压变压器、电流反馈电阻、示波器、信号源、功率放大器、控制器等。
2. 按照实验原理中的模型，建立电机的电压-转速模型和电机的电流-转矩模型。
3. 根据模型，编写控制算法。
4. 将实验设备连接好，将模型和算法输入控制器。
5. 设置期望转速和电流控制量，并启动电机。
6. 分析实验结果，评估控制系统的性能。
实验结果：
本次实验中，我们成功建立了双闭环不可逆直流调速系统的模型，并利用控制器实现
了系统的控制。
我们通过改变期望转速和电流控制量，观察了系统的实际转速和转矩变化。
实验结果表明，双闭环控制系统的性能稳定，具有较好的调速性能和响应速度。
结论：。
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。
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 。
图2-1 三相桥式全控整流电路原理图其工作特点为：1）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1个晶闸管是共阴极组的，1个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。
南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：自动化121班实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究一．实验目的1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。
2．研究直流调速系统中速度调节器ASR 的工作及其对系统静特性的影响。
3．学习反馈控制系统的调试技术。
二．预习要求1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。
2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。
三．实验线路及原理见图6-7。
四．实验设备及仪表1．MCL 系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18 组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31 组件（适合MCL—Ⅲ）。
3．MCL—33(A)组件或MCL—53 组件。
4．MEL-11 挂箱5．MEL—03 三相可调电阻（或自配滑线变阻器）。
6．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（或电机导轨及测功机、MEL—13 组件）。
7．直流电动机M03。
8．双踪示波器。
五．注意事项1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。
2．接入ASR 构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR 的RP3 电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR 的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。
4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。
5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1 即可正常工作。
6．系统开环连接时，不允许突加给定信号U g 起动电机。
7．起动电机时，需把MEL-13 的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。
8．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。
9．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
广西工学院鹿山学院电力拖动自动控制系统课程设计设计题目：V-M不可逆双闭环直流调速系统系别：电子信息与控制工程系专业班级：自动化091姓名：刘帅学号：20092349日期：2012年6月5日内容摘要电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中，用以控制位置、速度、加速度、压力、张力和转矩等。
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。
而转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。
双闭环直流调速系统即速度和电流双环直流调速系统，是由单闭环直流调速系统发展起来的，调速系统使用比例积分调节器，可以实现转速的无静差调速。
又采用电流截止负载环节，限制了起（制）动时的最大电流。
这对一般的要求不太高的调速系统，基本上已经能满足要求。
但是由于电流截止负反馈限制了最大电流，加上电动机反电势随着转速的上升而增加，使电流到达最大值后迅速降下来，这样，电动机的转矩也减小了，使起动加速过程变慢，起动的时间久比较长。
在这些系统中为了尽快缩短过渡时间，所以就希望能够充分利用晶闸管元件和电动机所允许的过载能力，使起动的电流保护在最大允许值上，电动机输出最大转矩，从而转速可直线迅速上升，使过渡过程的时间大大的缩短。
另一方面，在一个调节器的输出端综合几个信号，各个参数互相调节比较困难。
为了克服这一缺点就应用转速，电流双环直流调速系统。
关键词：双闭环直流调速系统MATLAB目录第1章《电力拖动自动控制系统》设计任务书 (3)第2章设计方案的选择 (4)第3章主电路选型和闭环系统的组成 (5)3.1整体设计 (5)3.2主电路 (5)3.3双闭环直流调速系统的静态特性 (6)3.4闭环调速系统 (7)3.5电机形式的确定 (10)3.6晶闸管结构型式的确定 (11)3.7闭环调速系统的组成 (11)第4章调速系统主电路元部件的确定及其参数计算 (12)4.1整流变压器容量计算 (12)4.2晶闸管的电流、电压定额计算 (13)4.3平波电抗器电感量计算 (13)4.4保护电路的设计计算 (14)第5章驱动控制电路的选型设计 (17)5.1 集成触发电路 (17)5.2 三相桥式全控整流电路分析 (18)第6章双闭环系统调节器的动态设计 (19)6.1 电流调节器的设计 (19)6.2 转速调节器的设计 (21)6.3 检测电路参数设置 (23)电气原理总图及其波形图 (24)第7章MATLAB/SIMULINK仿真软件 (25)7.1仿真软件介绍 (25)7.2 仿真软件操作过程 (26)第8章仿真设计 (27)8.1 仿真波形图 (29)第9章仿真结果分析 (32)设计总结 (32)参考文献 (33)第一章《电力拖动自动控制系统》设计任务书一．设计题目：V-M不可逆双闭环直流调速系统设计二．技术数据直流他励电动机：额定功率 1.1n P KW =，额定电压220n U V =，额定电流136n I A =，额定转速1460/min n n r =，磁极对数2P =，励磁电压220f U V =，励磁电流 1.5f I A =，电枢电阻0.21a R =Ω，电枢电感210a L mH =，磁场与电枢互感840af L mH =，整流器内阻0.5rec R =Ω，2222.5GD Nm =，平波电抗器20d L mH =。
双闭环晶闸管不可逆直流调速实验报告一、实验目的本次实验旨在通过实验探究双闭环晶闸管不可逆直流调速的基本原理和实现方法，同时掌握实验设备的使用方法，加深对晶闸管调速技术的理解。
二、实验原理晶闸管调速是目前最常用的直流调速技术之一，其基本原理是通过改变晶闸管的导通角度来控制电机的转速。
在双闭环晶闸管不可逆直流调速系统中，输入电压经过升压变压器升高后，经过整流滤波电路得到直流电压，接着通过晶闸管的控制实现电机的调速。
具体来说，当电机转速低于设定值时，控制电路会向晶闸管的控制端送出一定的触发脉冲，使其导通，电机得到更大的电流，转速随之提高；当电机转速高于设定值时，控制电路会减少触发脉冲的宽度，使晶闸管的导通角度减小，电机的电流也随之减小，转速降低。
三、实验设备本次实验所用设备为直流电机、升压变压器、整流滤波电路、双闭环晶闸管控制电路等。
四、实验步骤1.将直流电机与升压变压器相连，接通电源，调节升压变压器的输出电压，使其符合实验要求。
2.将晶闸管控制电路与电机连接，调节控制电路的参数，使电机能够按照设定转速稳定运行。
3.通过实验验证双闭环晶闸管不可逆直流调速的基本原理和实现方法，并记录实验数据。
五、实验结果与分析经过实验，我们发现当设定转速为1000转/分时，电机的实际转速为980转/分左右；当设定转速为1500转/分时，电机的实际转速为1520转/分左右。
可以看出，双闭环晶闸管不可逆直流调速系统具有较高的稳定性和精度，能够满足不同场合的转速要求。
六、实验结论通过本次实验，我们深刻认识到了双闭环晶闸管不可逆直流调速的基本原理和实现方法，掌握了实验设备的使用方法，同时也加深了对晶闸管调速技术的理解。
该技术具有稳定性高、精度高等优点，在工业生产中具有广泛的应用前景。
电机控制实验一双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验报告实验目的：1.了解晶闸管非可逆直流调速系统的原理；2.掌握晶闸管开启和关断控制方法；3.了解直流电机的调速特性。
实验仪器：1.直流电机调速实验台2.万用电表3.示波器4.信号源实验原理：晶闸管非可逆直流调速系统是通过控制晶闸管的触发角来改变直流电机的电压和电流，从而实现电机的调速。
实验内容：1.搭建晶闸管非可逆直流调速系统，包括直流电源、晶闸管、直流电机和速度检测电路。
2.调整触发脉冲信号的幅值和信号源的频率，观察直流电机的转速变化，并记录相关数据。
3.调整触发脉冲信号的宽度，观察直流电机的转速变化，并记录相关数据。
4.改变直流电压的大小，观察直流电机的转速变化，并记录相关数据。
实验步骤：1.将直流电机连接到调速实验台，调整电机的负载为合适的值。
2.将触发脉冲信号连接到晶闸管的控制端，调整信号源的幅值和频率。
3.接通直流电源，调整触发脉冲信号的宽度，记录电机的转速。
4.改变直流电源的电压，再次记录电机的转速。
实验结果：1.观察电机转速随触发脉冲信号幅值和频率的变化，绘制转速和触发脉冲幅值以及频率的曲线图。
2.观察电机转速随触发脉冲宽度的变化，绘制转速和触发脉冲宽度的曲线图。
3.观察电机转速随直流电源电压变化，绘制转速和电压的曲线图。
实验讨论：1.分析调速系统的稳定性和动态特性；2.分析电机转速与触发脉冲幅值、频率、宽度以及电源电压的关系。
实验结论：通过本次实验，我们了解了晶闸管非可逆直流调速系统的原理和调速特性。
实验结果表明，在一定范围内，调节触发脉冲的幅值、频率和宽度，以及改变直流电源的电压，都可以实现对电机转速的控制。
了解了晶闸管非可逆直流调速系统的特点和应用范围，为今后工作中的调速系统设计提供了参考依据。
实验三-单闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的本实验旨在通过实验研究单闭环不可逆直流调速系统的基本原理、调速特性和调速方法，掌握闭环调速的基本思想和方法，熟悉DC电机的调速控制原理和方法。
二、实验原理在单闭环不可逆直流调速系统中，电机的速度调节采用PID控制方式，通过控制电机的电源电压来实现调速。
具体的原理如下：1.电机的动作原理：当电枢通电后，电枢周围会产生一个磁场，同时在电枢内产生一个磁场，这两个磁场互相作用产生力矩，从而将电枢带动转动。
2.电机的调速控制：通过改变电机的电源电压来实现对电机的调速控制，电源电压越高，电机的转速越快，电源电压越低，电机的转速越慢。
而电源电压的改变通常是通过PWM调制实现的。
3.PID算法：PID控制算法采用比例、积分、微分三种控制信号结合的方式实现对电机转速的控制。
比例控制用于实时调整电机转速，积分控制用于修正电机转速下降过程中的偏差，微分控制用于提高系统的动态响应速度。
三、实验步骤1.将实验电路图搭建好，并连接好电源、电机、PWM信号发生器等模块。
2.对电机进行标定：通过对电机的空载转速和负载转速进行测量，确定电机传动系数和最大负载系数。
3.进行调速实验：通过修改PWM信号发生器的占空比来改变输入电压，从而实现对电机速度的控制。
同时通过示波器和万用表实时对电流、转速、电压等参数进行测量与记录。
4.使用PID算法对电机进行调速控制，对比比例控制、积分控制、微分控制和PID控制四种方法的效果和优缺点。
四、实验结果与分析实验中我们对电机的标定得到了电机的传动系数约为0.0134，最大负载系数为0.39。
在进行调速实验时，我们可以明显地感受到PWM信号发生器占空比的改变会对电机的转速产生影响。
同时通过测量和记录不同占空比下的电流、转速、电压等参数，我们可以得到调速系统的调速特性曲线。
通过加入PID算法，我们可以明显地感受到PID控制的稳定性和动态性，相比其他三种控制方法，PID控制能够更快速地达到稳定状态，同时产生的超调也更小。
单闭环不可逆直流调速系统实验
单闭环不可逆直流调速系统实验是一种用于直流电机控制的原型实验系统，旨在教授学生如何使用基于控制理论的方法来调节直流电机的速度并实现不同的功能要求。
该实验系统的基本结构包括直流电动机、电源、可编程随机逻辑控制器和信号调节器等几个部分，其整体系统设计具有紧密性和高效性。
主要研究内容包括如何进行直流电机的速度控制，如何获取直流电机的信息量和如何实现不同的控制算法等方面。
在进行实验之前，首先确定实验要求和目的，然后根据具体的实验内容选择不同的实验设备和工具。
在实验开始之前，需要进行一些准备工作，例如接线、开机和设置基本参数等。
在实验进行过程中，需要注意事项包括安全性、操作准确性和数据的通用性。
在实验结束之后，需要对实验数据进行处理和分析，根据实验结果进行总结和归纳，并对实验过程中的问题进行分析，并总结出实验中的经验和教训。
在单闭环不可逆直流调速系统实验中，学生们将会学习到许多重要的概念和方法，包括控制系统的基本理论、信号调节器的使用方法、可编程随机逻辑控制器的设计和实现等方面。
这些知识将使他们在现实世界中的工程问题中更加技术熟练和完善。
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。
西北工业大学电力电子技术课程设计报告直流电动机不可逆调速系统设计姓名张强学号200702460132年级 2007级专业自动化系（院）工程学院指导教师2009年11月23日目录一、引言 (1)1.1直流电动机控制的发展现状及趋势 (1)1.2研究直流电动机不可逆调速的意义 (2)二、设计任务与要求 (3)2.1 设计任务 (3)2.2 技术数据要求 (3)三、设计方案选择及论证 (3)3.1总体设计方案的论证与比较 (3)3.2 模块电路设计方案论证与比较 (5)3.2.1主电路设计方案的论证比较 (5)3.2.2 控制电路设计方案的论证比较 (6)3.3总体设计 (7)四、总体电路设计 (8)4.1 主电路的计算 (8)4.2 触发电路的选择与校验 (11)4.3 控制电路设计计算 (12)4.4 双闭环直流调速系统的动态设计 (13)4.5 继电器-接触器控制电路设计 (15)五、系统传递函数图、原理图及电路图 (16)六、总结 (18)参考文献 (19)直流电动机不可逆调速系统课程设计一、引言1.1直流电动机控制的发展现状及趋势常用的控制直流电动机有以下几种:第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。
这种方法简单易行设备制造方便，价格低廉。
但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。
第二，三十年代末，出现了发电机-电动机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。
但发电机、电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。
第三，自出现汞弧变流器后，利用汞弧变流器代替上述发电机、电动机系统，使调速性能指标又进一步提高。
特别是它的系统快速响应性是发电机、电动机系统不能比拟的。
但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。
第四，1957年世界上出现了第一只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。
由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。
晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上，比机组(放大倍数10)高1000倍，比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。
[14]从20世纪80年代中后期起，以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成一次大的跃进。
同时，控制电路也实现了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大，直流调速技术不断发展。
随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电子电力开关器件和新型传感器的出现，以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入发展，直流电动机控制也装置不断向前发展。
微机的应用使直流电气传动控制系统趋向于数字化、智能化，极大地推动了电气传动的发展。
近年来，一些先进国家陆续推出并大量使用以微机为控制核心的直流电气传动装置，如西门子公司的SIMOREG K 6RA24、ABB公司的PAD/PSD等等。
随着现代化步伐的加快，人们生活水平的不断提高，对自动化的需求也越来越高，直流电动机应用领域也不断扩大。
例如，军事和宇航方面的雷达天线，火炮瞄准，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳得跟踪等控制；工业方面的各种加工中心，专用加工设备，数控机床，工业机器人，塑料机械，印刷机械，绕线机，纺织机械，工业缝纫机，泵和压缩机等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，打印机，传真机，复印机等设备的控制；音像设备和家用电器中的录音机，录像机，数码相机，洗衣机，冰箱，电扇等的控制。
随着计算机，微电子技术的发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制策略也发生了深刻的变化。
电动机控制技术的发展得力于微电子技术，电力电子技术，传感器技术，永磁材料技术，微机应用技术的最新发展成就。
变频技术和脉宽调制技术已成为电动机控制的主流技术。
正是这些技术的进步使电动控制技术在近二十年内发生了很大的变化。
其中，电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台，而采用微处理器，通用计算机，FPGA/CPLD，DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了迅速发展。
电动机的驱动部分所采用的功率器件经历了几次的更新换代以后，速度更快，控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT逐渐成为主流。
功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。
其中，脉宽调制（PWM）方法，变频技术在直流调速和交流调速系统中得到了广泛应用。
永磁材料技术的突破与微电子技术的结合又产生了一批新型的电动机，如永磁直流电动机，交流伺服电动机，超声波电动机等。
由于有微处理器和传感器作为新一代运动控制系统的组成部分，所以又称这种运动控制系统为智能运动控制系统。
所以应用先进控制算法，开发全数字化智能运动控制系统将成为新一代运动控制系统设计的发展方向。
在那些对电动机控制系统的性能要求较高的场合（如数控机床，工业缝纫机，磁盘驱动器，打印机，传真机等设备中，要求电动机实现精确定位，适应剧烈负载变化），传统的控制算法已难以满足系统要求。
为了适应时代的发展，现有的电动机控制系统也在朝着高精度，高性能，网络化，信息化，模糊化的方向不断前进。
1.2研究直流电动机不可逆调速的意义直流调速系统是电力电子技术早期的主要应用领域，今天由于交流调速的广泛应用和巨大优势，直流调速系统已呈被淘汰之势。
但是，除已有的大量直流调速系统正在运行外，仍有一些新的直流调速系统不断投入运行；在直流调速系统中，我国相对成熟的晶闸管大量应用，使得其在我国还有一定的发展前景。
我国从20世纪60年代初试制成功第一只硅晶闸管以来，晶闸管直流调速系统也得到迅速的发展和广泛的应用。
目前，晶闸管供电的直流调速系统在我国国民经济各部门得到广泛的应用。
基于晶闸管可控电路的直流调速在上世纪七八十年代在我国得到大力的推广和应用，经过30多年的发展历史，虽然部分停留在分立器件的基础上，体积大，接线复杂，使用极不方便而且价格昂贵。
但经过多年的发展也已形成一定规模，我国多家公司业已研究并生产出了多种直流调速模块，本着集成和使用方便的原则将直流调速系统模块化。
先进的工艺流程和高性能的电路设计大大提高了模块的使用寿命和可靠性，而且性价比很高，为直流调速领域增添了新的活力。
随着电力电子技术的发展，晶闸管直流调速系统已在各工业部门得到广泛应用对节能起到很大促进作用。
而且很多其他直流调速方案都是在晶闸管调速方案的基础上发展而形成的，因此研究和发展直流不可逆调速系统，对直流调速系统的发展及可靠运行和应用有重大作用。
二、设计任务与要求2.1 设计任务本次设计任务是根据设计的技术要求设计直流电动机的调速系统，基于晶闸管控制电路，实现直流电动机不可逆调速。
2.2 技术数据要求（1）电枢回路总电阻取R=2Ra；总飞轮力矩GD2=2.5GDa2=2.5*5.49N.m2，P极对数均为1。
（2）要求：调速范围D=10，静差率S≤5%；稳态无静差，电流超调量σ%≤5%，电流脉动系数Si≤10%；启动到额定转速时的转速退饱和超调量σn%≤10%。
（3）要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。
（4）要求触发脉冲有故障封锁能力。
（5）要求对拖动系统设置给定积分器。
三、设计方案选择及论证3.1总体设计方案的论证与比较直流电动机调速的方法有多种，各有其自己的优势和缺点。
下面就主要的调速方法归纳如下（1）改变电枢回路电阻调速即在电枢回路中串入一个电阻，其阻值的大小根据实际需要而定，使电动机特性变软，特点：在保持电源电压和气隙磁通为额定值，在电枢回路中串入不同阻值的电阻时，可以得到不同的人为机械特性曲线，由于机械特性的软硬度，即曲线斜率的不同，在同一负载下改变不同的电枢电阻可以得到不同的转速，以达到调速的目的，属于基速以下的调速方法。
这种方法简单，容易实现，而其成本较低，单外串电阻只能是分段调节，不能实现无级调速，而其电阻在一定程度上要消耗能量，功率损耗大，低速运行时转速稳定性较差，只能适应对调速要求不高的中小功率型电动机。
（2）弱磁调速通过改变励磁线圈中的电压Uf，使磁通量改变（Uf增大，磁通量增大；Uf增小，磁通量增小）。
特点：保持电源电压为恒定的额定值，通过调节电动机的励磁回路的励磁电流大小，改变电动机的转速。
这种调速方法属于基速以上的恒功率调速的方法。
在电流较小的励磁回路内进行调节，因此控制起来比较方便，功率损耗小，用于调节励磁的电阻器功率小，控制方便且容易实现，而其更重要的是此方法可以实现无级平滑调速，但由于电动机的换向有限以及机械强度的限制，速度不能调节得太高，从而电动机的调速范围也就受到了限制。
（3）调节电枢电压调速电机降压起动是为了避免高启动转矩和启动电流峰值,减小电动机启动过程的加速转矩和冲击电流对工作机械、供电系统的影响。
特点：在保持他励直流电动机的磁通为额定值的情况下，电枢回路不串入电阻，将电视两端的电压，即电源电压降低为不同的值时，可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，属于恒转矩调速方法。
只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级平滑调速，而且低速运行时的机械特性基本保持不变。
所以得到的调速范围可以达到很高，而且能实现可逆运行。
但对于可调的直流电源成本投资相对其他方法较高。
又由于电力电子技术的发展，出现了各种的直流调压方法，可分为如下两种：1）使用晶闸管可控整流装置的调速系统；2）使用脉宽调制的晶体管功率放大器调速系统。
因此此次设计有以下3种方法可供选择。
方案Ⅰ改变电枢回路电阻调速系统采用串联电阻，改变电枢回路电阻调速。
这种方法最大的优点就是实现原理简单，控制电路简单可靠，操作简便。
这种调速属于基速以下的调速方法，可以达到生产工艺对速度的要求。
但它外串电阻只能是分段调节，不能实现无级平滑调速，而且电阻在一定程度上消耗能量，功率损耗比较大，低速运行时转速稳定性差，容易产生张力不平稳，难以控制。
