交直流调速系统课程设计(DOC)

《交直流调速系统》课程设计说明书双闭环晶闸管直流调速系统设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：谭唯指导教师：李建军专业：自动化班级：自动化1304班完成时间：2016年4月30日《交直流调速系统》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：自动化摘要本文实现了转速电流双闭环直流调速系统的设计，实验结果可以准确直观的观察转速-电流双闭环调速系统的启动过程，可方便的设计各种不同的调节器参数及控制策略并分析其多系统性能的影响，取得了很好的效果。

但怎样处理好转速控制和电流控制之间的关系呢？经过反复研究和实践，终于发现，电流调节器可以起到限制电流作用，转速调节器可以稳定转速作用，如果在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，两者之间实行串联连接，即以转速调节器ASR 的输出作为电流调节器ACR的输入，再用电流调节器的输出作为晶闸管触发装置的控制电压，那么这两种调节作用就能互相配合，相辅相成了。

本文利用MATLAB软件中的simulink组件对直流双闭环调速系统进行仿真，结果表明，应用MATLAB进行系统仿真具有方便，高效及可靠性高等优点。

关键词：双闭环直流调速系统，ACR，ASR，晶闸管，直流电动机，MATLABABSTRACTThis thesis accomplishes the design of revved circle system about the direct current. According to the outcome of this experiment, we get a direct and accurate observation of the process of revving and the operation of the current system, therefore we can easily obtain the convenience to design out a variety of regulating parameters, monitoring strategies, and we indeed acquire efficient results after careful analyses about the multi-systematic function of the regulator. However, how should we tackle and relation between the control of revving and current controlling? That remains a problem.After repeated investigation and practice , it’s discovered that current regulator is able to refrain current running, rev up and stabilizethe speeding. If we inset two regulators in the system, in which one is set for the speed and the other for the current, and then link them in series to establish the output of ASR revving regulator as the input of ACR current regulator. Next, if making the output of current regulator as a trigger device of the thyristor, we could coordinate, mutualize and supplement each other function.This thesis makes use of the simulink component to emulate the running mode of direct current system, which is embodied in the MATLAB software. As is shown in the result, it is fairy convenient, highly efficient and reliable to apply MATLAB system to emulate the real situation.Key words：revved circle system about the direct current；ACR；ASR；thyristor；direct current electromotor；MATLAB目录1 绪论 (3)2 转速电流双闭环直流调速系统的组成及原理 (4)2.1 系统的组成 (4)2.1.1 系统组成框图 (4)2.2 系统的原理 (5)2.3 系统稳态结构框图 (5)2.4 系统动态结构框图 (6)3 电动机供电方案的选择 (6)3.1 整流器主电路结构形式的选择方案 (7)4 相关装置选择与参数计算 (7)4.1 三相全控桥式整流电路相关参数 (7)4.2 整流变压器二次相电压的计算 (8)4.2.1 整流变压器的选择 (8)4.2.2 整流变压器的参数计算应考虑因素 (8)的计算 (8)4.2.3 二次相电压U24.3 整流变压器二次相电流的计算 (8)4.3.1 二次相电流I2的计算 (8)4.4 变压器的容量计算 (9)4.5 整流器的计算 (9)4.5.1 晶闸管选择 (9)4.6 平波和均衡电抗器 (9)4.6.1 平博和均衡电抗器在主回路中的作用和布置 (9)4.6.2 平波和均衡电抗器选择 (10)4.7 晶闸管保护 (11)4.7.1 提出问题 (11)4.7.2 解决措施 (11)4.8 触发装置的选择 (12)5 调节器的设计 (12)5.1 设计调节器的原则 (12)5.2 电流调节器ACR的设计 (14)5.2.1 确定时间常数 (14)5.2.2 选择电流调节器的结构 (14)5.2.3 计算选择电流调节器的参数 (14)5.2.4 校验近似条件 (15)5.2.5 计算电流调节器的电阻与电容参数 (15)5.3 转速调节器ASR的设计 (16)5.3.1 电流环的等效闭环传递函数 (16)5.3.2 确定时间常数 (16)5.3.3 选择转速调节器结构 (17)5.3.4 计算转速调节器的参数 (17)5.3.5 校验近似条件 (17)5.3.6 计算转速调节器的电路参数 (18)6 电气原理总图及MATLAB仿真图 (18)7 工程上应注意的问题 (21)7.1 转速的退出饱和超调量和稳态转速有关 (21)7.2 反电动势对转速和转速退出饱和超调量的影响 (21)7.3 磁通对转速的影响 (21)心得体会 (22)参考文献 (23)致谢............................................... 错误！未定义书签。

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ABSTRACTSpeed 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。

交直流调速课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握交直流调速的基本原理和应用，了解调速系统的组成部分、工作原理以及各种调速方法的优缺点。

知识目标包括：了解交直流调速的基本概念、掌握调速系统的运行原理、了解各种调速方法的特点。

技能目标包括：能够分析调速系统的运行状态、能够选择合适的调速方法、能够进行调速系统的参数设置。

情感态度价值观目标包括：培养学生对调速技术的兴趣、使学生认识到调速技术在实际工程中的应用价值。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括交直流调速的基本原理、调速系统的组成部分、各种调速方法的特点及应用。

首先，介绍交直流调速的基本概念，使学生了解调速技术的基本原理。

其次，讲解调速系统的组成部分，包括电动机、控制器、传动装置等，使学生了解调速系统的工作原理。

然后，介绍各种调速方法，包括电压调速、电流调速、频率调速等，分析各种方法的优缺点及适用范围。

最后，通过实际案例使学生了解调速技术在工程中的应用。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课采用多种教学方法相结合的方式。

首先，采用讲授法，为学生讲解交直流调速的基本原理和各种调速方法的特点。

其次，采用讨论法，引导学生探讨各种调速方法的优缺点及适用范围。

然后，采用案例分析法，分析调速技术在实际工程中的应用案例。

最后，采用实验法，学生进行调速系统的实验操作，使学生更好地理解调速技术的实际应用。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课准备了一系列教学资源。

教材方面，选用我国权威出版的《交直流调速》教材，为学生提供系统的理论知识。

参考书方面，推荐学生阅读《调速技术及其应用》等书籍，以拓宽知识面。

多媒体资料方面，制作了详细的PPT课件，为学生提供直观的学习资料。

实验设备方面，准备了调速系统实验装置，为学生提供动手实践的机会。

通过这些教学资源，丰富学生的学习体验，提高学生的学习效果。

五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。

交直流调速控制系统课程设计一、设计题目根据给定的交直流调速器的接线图，设计交直流调速控制系统。

该系统需要能够实现交、直流电机的自动切换，并且可以通过手动控制实现交直流电机的调速控制。

二、设计要求1.设计的系统需要能够实现交、直流电机的自动切换；2.设计的系统需要能够通过手动控制实现交直流电机的调速控制；3.设计的系统需要考虑到系统的可靠性，应该有完备的保护措施；4.设计的系统需要符合安全生产要求。

三、设计方案1. 系统框图设计的系统框图如下：graph TD;A[电源] --> B[交直流电机];C[自动切换] --> B;D[手动控制] --> B;E[保护措施] --> B;F[传感器] --> B;2. 自动切换电路自动切换电路自动切换电路自动切换电路根据接线图可以发现，通电后，AC电源会接通K2的线圈，使得K2闭合，从而使得交流电机M1启动。

同时，交流电机M1的运动状态会给F1传感器反馈，F1的反馈信号传输到自动切换电路，再反馈给K1，使得K1断开。

当交流电路断开后，直流电机M2接通。

3. 手动控制电路手动控制电路手动控制电路手动控制电路根据接线图可以得到，当S1接通后，交流电机M1会启动。

当S1断开后，直流电机M2接通。

同时，当S2接通时，控制电压施加到M1的SCR，从而实现调速控制。

4. 保护措施电路保护措施电路保护措施电路保护措施电路当交、直流电机出现异常时，继电器K3会自动断开，使得电源断开，并且会给出警示信号。

四、设计实现根据上述设计方案，可以实现交直流调速控制系统，具体实现方案如下：1.按照系统框图连接好各个电路；2.安装交、直流电机和传感器，并调试好传感器的灵敏度；3.通电后，观察各个电路的运行状态，确保各个部分电路都正常工作；4.进行手动控制和自动切换测试，并观察各个部分的运行状态；5.对整个系统进行综合测试，确保系统能够正常工作；6.完成保护措施电路的安装和调试；7.对整个系统进行运行测试，保证系统的可靠性和安全。

《交直流调速系统》课程设计一、性质和目的自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课，在学完本课程理论部分之后，通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识，提高学生的综合运用所学知识，获取工程设计技能的能力；综合计算及编写报告的能力。

二、设计内容1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。

2.主要内容包括：（１）根据任务书要求确定总体设计方案（２）主电路设计：主电路结构设计（结构选择、器件选型、考虑器件的保护）、变压器的选型设计；（３）控制回路设计：控制方案的选择、控制器设计（４）保护电路的选择和设计（５）调速系统的设计原理图，调速性能分析、调速特点3.编写详细的课程设计说明书一份。

三、设计内容与要求1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。

2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。

3.掌握触发控制电路的设计选型方法。

４.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。

５.掌握绘制系统电路图绘制方法。

６.掌握说明书的书写方法。

四、对设计成品的要求1.图纸的要求：1）图纸要符合国家电气工程制图标准；2）图纸大小规格化（例如：1＃图，2＃图）；3）布局合理、美观。

2.对设计说明书的要求1）说明书中应包括如下内容①目录②课题设计任务书；③调速方案的论证分析（至少有两种方案，从经济性能和技术性能方面进行分析论证）和选择；④所要完成的设计内容⑤变压器的接线方式确定和选型；⑥主电路元器件的选型计算过程及结果；⑦控制电路、保护电路的选型和设计；⑧调速系统的总结线图系统电路设计及结果。

2）说明书的书写要求①文字简明扼要，理论正确，程序功能完备，框图清楚明了。

②字迹工整；书写整齐，使用统一规定的说明书用纸。

③图和表格不能徒手绘制。

④附参考资料说明。

《交直流调速系统》课程设计任务书一、课程设计的主要任务（一）系统各环节选型 1、主回路方案确定。

2、控制回路选择：变频器、给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器的限幅值路、电流、电压检测环节（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。

目录第一章相关软件介绍 (2)1.1 MATLAB基础知识 (2)1.2 SIMULINK环境和模型库的应用 (3)第二章直流调速和交流调速系统基本原理简介 (6)2.1三相桥式整流电路基本原理 (6)2.2 三相桥式逆变电路基本原理 (7)2.3 PWM控制技术原理 (10)2.4 脉冲触发器介绍 (14)2.5 直流调速系统基本原理 (16)2.6 交流调速系统基本原理 (17)第三章 Matlab仿真电路设计 (18)3.1 直流调速系统仿真电路设计 (18)3.2 交流调速系统仿真电路设计 (22)3.3 系统仿真结论分析 (26)相关参考文献 (27)第一章相关软件介绍1.1 MATLAB基础知识1．MATLAB基本功能MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。

2012年度本科课程设计双闭环直流调速系统院－系：工学院——自动化系专业：电气工程及其自动化年级： 2009级姓名：杨灼华学号： 200903050443 教师：段志梅2012年6月22摘要转速、电流双闭环直流晶闸管调速系统具有良好的稳态和动态性能，结构简单、工作可靠、设计和调试方便，是性能很好、应用最广泛的直流调速系统。

设计中采用工程设计的方法对直流双闭环调速系统的电流和转速两个调节器进行设计，先设计电流调节器，电流调节器、电流检测环节构成电流环，然后将整个电流环看作是转速调节系统的一个环节，再来设计转速调节器，转速调节器、转速检测环节构成转速环，电流环通过电流元件的反馈作用稳定电流，电压换通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。

设计遵从确定时间常数、选择调节器结构、计算调节器参数、校验近似条件的步骤一步一步的实现对调节器的具体体设计。

之后，再对系统的起动过程进行分析，以了解系统的动态性能。

关键词：电流调节器；转速调节器；双闭环；系统。

目录绪论 (1)第一章控制电路的设计 (4)1.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成 (4)1.1.1双闭环直流调速系统的静特性分析 (5)1.1.2双闭环直流调速系统的稳态结构图 (6)1.1.3双闭环直流调速系统的动态数学模型 (7)1.2双闭环直流调速系统起动过程分析： (8)1.3电压给定器设计 (9)1.4转速检测电路 (10)1.4.1电流检测环节 (10)1.4.2电压检测环节 (11)1.5调节器限幅 (12)第二章调节器的设计 (13)2.1确定电流调节器的时间参数 (13)2.1.1选择电流调节器的结构 (13)2.1.2计算电流调节器的参数 (13)2.1.3校验近似条件 (14)2.1.4电流调节器的实现 (14)2.2速度调节器的设计 (15)2.2.1确定转速调节器的时间常数 (16)2.2.2转速调节器的选择、参数的计算及电路实现 (16)2.2.3转速退饱和超调量的计算 (17)2.2.4校验近似条件 (18)2.2.5计算调节器电阻和电容 (18)第三章主电路设计 (18)3.1整流变压器的设计 (18)3.1.1 变压器一次、二次相电流的计算： (19)3.1.2变压器容量的选择 (20)3.2晶闸管参数的设计及选型 (20)3.2.1晶闸管实际承受的最大峰值电压 (20)3.2.2晶闸管的额定电流选择 (20)3.3整流电路的设计 (20)3.4系统触发电路设计 (21)3.5测速发电机的选择： (24)3.6电抗器的设计 (25)第四章保护电路的设计 (25)4.1晶闸管过电流保护 (25)4.2晶闸管过电压保护 (28)附图表： (28)参考文献 (31)设计体会 (32)绪 论设计任务书：直流电动机：功率P N ＝200W ，额定电压U N =48V ，额定电流I N =3.7A, N n =200r/min,电枢绕组电阻Ra=6.5Ω,主电路总电阻R ＝8Ω，Ks=4.8，电磁时间常数T L =0.015s ，机电时间常数Tm=0.2s ，滤波时间常数oi T =0.001s ，Ton=0.005s ，过载倍数λ＝1.1，电流给定最大值V U im 10*=，速度给定最大值V U n 10*=。

交直流调速控制系统教学设计一、教学目标本教学设计旨在使学生掌握交直流调速控制系统的基本原理、特点及其在工业自动化中的应用；了解各类调速控制器的结构、性能与选型方法；掌握感应电动机、永磁同步电动机和直流电动机的调速方法及应用。

二、教学内容1. 交直流调速控制系统基本概念和原理1.交直流调速控制系统的基本构成和概念2.交直流调速控制系统的工作原理及特点2. 调速控制器的结构和特点1.调速控制器的分类及性能指标2.调速控制器的基本结构和原理3.调速控制器的选型方法3. 电动机调速控制方法1.感应电动机的调速方法及应用2.永磁同步电动机的调速方法及应用3.直流电动机的调速方法及应用4. 实验操作1.交直流调速控制系统的基本操作2.感应电动机、永磁同步电动机和直流电动机的调速实验三、教学方法1.理论讲授2.实验操作四、教学评价1.各章节学习笔记2.实验报告及操作记录3.期末考试五、教学进度安排章节教学内容时间第一章交直流调速控制系统基本概念和原理2学时第二章调速控制器的结构和特点4学时第三章电动机调速控制方法6学时第四章实验操作8学时总计20学时六、教学资源准备1.PPT课件2.实验器材和材料3.相关教材和参考资料七、教学考核标准1.期末考试成绩占60%2.学习笔记和实验报告占30%3.上机操作成绩占10%八、总结本教学设计旨在使学生熟悉交直流调速控制系统的基本原理和工作原理，了解调速控制器的结构、性能与选型方法，掌握感应电动机、永磁同步电动机和直流电动机的调速方法及应用，通过实验操作巩固理论知识，提高学生动手实践能力。

此外，通过学习笔记和实验报告等形式，加强学生对所学内容的掌握和理解。

院系：机械教研室：机电教师：张红莲交直流调速控制系统课程教案表中（）选项请打“∨”绪论2学时要求学生明确课程的性质和任务；了解电力拖动与控制的发展和应用；列举实际工农业生产及诸领域的具体事例，通过幻灯片，使学生深入形象地认识电力拖动及其控制系统的应用。

第一次课（2学时）1．本次课的教学内容：绪论要求学生明确课程的性质和任务；了解电力拖动与控制的发展和应用；●从实际生产应用引出电力拖动控制系统的发展。

●直流拖动系统调速方法和特点。

●交流拖动系统调速方法和特点。

●直流拖动的特点和交流拖动的比较。

2．本次课的教学方式(手段)列举实际工农业生产及诸领域的具体事例，通过幻灯片，使学生深入形象地认识电力拖动及其控制系统的应用。

3. 本次课师生活动设计就电力拖动实例及自动控制系统的发展应用，教师、学生共同讨论。

4. 本次课板书设计(或电子教案)见课件。

5. 本次课的小结（或总结）、作业布置要求学生了解调速系统的发展及现状,掌握直流和交流调速方法及特点。

思考题：直流和交流调速有哪些方法，并比较其及特点第一章闭环控制系统的直流调速系统1．本章教学目标及基本要求①了解直流电动机调速的基本方法及特点，重点理解调压调速。

②掌握单闭环调速系统的性能分析及设计方法。

③比较开环控制和闭环控制的特性。

2．本章各节教学内容及学时分配1.1可控电源 1.2 V-M系统主要问题 1.3直流脉宽调速系统主要问题2学时1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计 2学时1.5单闭环调速系统的动态分析和设计 1.6 无静差调速系统2学时3．本章教学内容的重点和难点及其处理和解析重点：开环和闭环控制的特性比较；单闭环控制的特性分析与计算。

难点：单闭环调速系统的性能分析及其计算处理方法：通过具体实例，使学生了解系统的组成和工作原理及特性，从实际要求出发，分析系统，提出解决问题的方法。

4．本章教学内容的深化和拓展讨论转速反馈的单闭环调速系统时，提出采用电压反馈调速系统，其结果如何，如何改善，几种调速控制方法的比较。

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直流电动机，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ABSTRACTAs the fast development of microcomputer,AC/DC speed control system for digitization has reached the applied stage overseas.Since the hardware circuit of digital control system centered by microprocessor possesses the advantages that it has higher standardization and lower cost,and it doesn’t be influenced by temperature drift of devices.Furthermore,the control software of digital control system can carry through logical judgment and sophisticated operation,and it has the control laws of optimality, adaptive trait,nonlinear and intelligence,which are different from the ordinary linear adjustability.In every aspects the function of digital control system has exceeded analog control system and is being used widely.Here is a digital DC speed control system composed by26KW DC motor and8051 single-chip computer,which has the characteristic that the analog trigger,current regulator, rotation regulator,logical handoff and other devices were replaced by single-chip computer;and finally put through the software programmer,testing and computer simulation.The result of real time control indicates that the digital DC speed control system realized the constant speed adjustability of the double closed-loop of electric current and rotate speed.This system also has the specialties such as simple structure, high control accuracy,low cost and easiness to be spread.In addition,its entire performance index is better than analog DC speed control system.As a result,the digital DC speed control system could be applied into production and ordinary life to satisfy the needs of modern manufacture.Keywords:Single-chip computer；Double closed-loop；DC speed control system；Digital mode目录1设计课题任务、总体方案选择与介绍 (4)1.1设计课题任务 (4)1.2总体方案选择与介绍 (4)第2章设计方案论证 (7)2.1思路 (7)2.2设计方法 (7)第3章总体电路的功能 (10)3.1用调压器调速 (10)3.2速度负反馈电磁调速异步电动机控制电路 (10)第4章单元电路的设计 (13)第5章总体电路原理图 (14)第6章设计结果与分析 (16)6.1指标内容 (16)6.2设计结果 (16)6.3分析 (16)第7章仿真 (17)第8章心得体会 (18)第9章参考文献 (19)一设计课题任务、总体方案选择与介绍1.1设计课题任务直流电机调速方案。

《交直流调速系统》课程设计一、性质和目的自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课，在学完本课程理论部分之后，通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识，提高学生的综合运用所学知识，获取工程设计技能的能力；综合计算及编写报告的能力。

二、设计内容1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。

2.主要内容包括：（１）根据任务书要求确定总体设计方案（２）主电路设计：主电路结构设计（结构选择、器件选型、考虑器件的保护）、变压器的选型设计；（３）控制回路设计：控制方案的选择、控制器设计（４）保护电路的选择和设计（５）调速系统的设计原理图，调速性能分析、调速特点3.编写详细的课程设计说明书一份。

三、设计内容与要求1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。

2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。

3.掌握触发控制电路的设计选型方法。

４.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。

５.掌握绘制系统电路图绘制方法。

６.掌握说明书的书写方法。

四、对设计成品的要求1.图纸的要求：1）图纸要符合国家电气工程制图标准；2）图纸大小规格化（例如：1＃图，2＃图）；3）布局合理、美观。

2.对设计说明书的要求1）说明书中应包括如下内容①目录②课题设计任务书；③调速方案的论证分析（至少有两种方案，从经济性能和技术性能方面进行分析论证）和选择；④所要完成的设计内容⑤变压器的接线方式确定和选型；⑥主电路元器件的选型计算过程及结果；⑦控制电路、保护电路的选型和设计；⑧调速系统的总结线图系统电路设计及结果。

2）说明书的书写要求①文字简明扼要，理论正确，程序功能完备，框图清楚明了。

②字迹工整；书写整齐，使用统一规定的说明书用纸。

③图和表格不能徒手绘制。

④附参考资料说明。

《交直流调速系统》课程设计任务书一、课程设计的主要任务 （一）系统各环节选型 1、主回路方案确定。

2、控制回路选择：变频器、给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器的限幅值路、电流、电压检测环节（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。

课程教案课程名称：交直流调速系统实验任课教师：张振飞所属院部：电气与信息工程学院教学班级：自动化1401-1404班、自动化卓越1401 教学时间：2016—2017学年第二学期湖南工学院课程基本信息1 实验一、晶闸管直流调速系统主要单元的调试一、本次课主要内容1、速度调节器的调试。

2、电流调节器的调试。

二、教学目的与要求1、熟悉直流调整系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

2、掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法三、教学重点难点1、重点是调试步骤和方法的掌握。

2、难点是对PI动态特性的理解。

四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论、演示、实际操作等。

五、作业与习题布置撰写实验报告2一、实验目的(1)熟悉直流调整系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

(2)掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

二、实验所需挂件及附件三、实验内容(1)速度调节器的调试(2)电流调节器的调试四、实验方法将DJK04挂件的十芯电源线与控制屏连接，打开电源开关，即可以开始实验。

(1)速度调节器的调试①调节器调零将DJK04中“速度调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻120K接到“速度调节器”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“速度调节器”成为P (比例)调节器。

调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。

②调整输出正、负限幅值3 把“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调节器成为PI (比例积分)调节器，然后将DJK04的给定输出端接到速度调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，观察输出负电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器输出正电压的变化。

③测定输入输出特性再将反馈网络中的电容短接（将“5”、“6”端短接），使速度调节器为P（比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅，并画出曲线。

摘要本文介绍了直流调速系统的设计方法，采用的是单闭环控制，而且为速度环。

系统采用了LM324实现比例积分作用，完成相应的运算，采用LM331、测速发电机和光电编码器完成系统的反馈与检测环节。

对系统的动态和静态的特性有比较好的优化，兼顾了跟随与抗扰特性。

电路简单，易于连接、操控。

系统主要由主电路与控制电路构成，主电路又由开关，交流接触器，晶闸管整流电路，压敏保护电路，阻容吸收保护电路等构成。

控制电路有主要由运算放大器构成，采用较普遍的改变直流电动机电枢电压和改变励磁电流的方法进行调速。

压敏电阻、阻容保护电路的应用对电路起到了较好的保护，先进的三相桥式全控整流电路供电稳定可靠，对系统的性能起到了一定的促进作用。

关键词：直流调速，控制，主电路目录绪论 (4)1 直流调速系统总体方案的选择 (5)1.1拖动方案的确定 (5)1.1.1系统技术性能指标 (5)1.1.2直流调速方案的确定 (6)1.1.3电力拖动方案及供电方案的确定和电动机的选择 (7)1.1.3.1晶闸管变流装置主电路接线方式选择 (7)1.1.3.2电动机的选择 (9)1.2主电路器件的选择与计算 (9)U (9)1.2.1整流元件额定电压in1.2.2整流元件额定电流in I (9)2 主电路保护环节的设计 (10)2.1过电压保护 (10)2.1.1压敏电阻保护 (10)2.1.1阻容保护 (10)3 调速系统单元................................................................................... 错误!未定义书签。

3.1检测环节.................................................................................... 错误!未定义书签。

3.1.1光电编码器...................................................................... 错误!未定义书签。

目录一、............................... 交直流调速课程设计任务书2二、............................... 交直流调速课程设计说明书42.1理论设计 (4)2.1.1 双闭环调速系统的结构图 (4)2.1.2 调速系统起动过程的电流和转速波 (4)2.1.3 H 桥双极式逆变器的工作原理 (5)2.1.4 PWM调速系统的静特性 (7)2.2电路设计 (7)2.2.1给定基准电源 (8)2.2.2 双闭环调节器电路设计 (8)2.2.3 转速及电流检测电路 (9)2.3调节器的参数整定 (11)2.3.1电流环的设计 (11)2.3.2转速环的设计 (13)2.4电路图总体设计 (15)三、总结20交直流调速课程设计任务书一、题目：双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计二、设计目的1、对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用2、运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。

也可以制作硬件电路。

3、同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。

达到综合提高学生工程设计与动手能力的目的。

三、系统方案的确定自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能（动、静）一电机参数—主电路—控制方案”（系统方案的确定）—“系统设计—仿真研究—参数整定一直到理论实现要求一硬件设计一制版、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。

为了发挥同学们的主管能动作用，且避免方案及结果雷同，在选定系统方案时，规定外的其他参数有同学自己选定。

1、主电路采用二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PW变换器；2、速度调节器和电流调节器采用PI调节器；U*nm=U*im=Ucm=10V3、机械负载为反抗性恒转矩负载，系统飞轮矩（含电机及传动机构）GtD=1.5Nm；4、主电源：可以选择单相交流380V供电；变压器二次相电压为52V;5、他励直流电动机的参数：见习题集【4-19】（P96）=1000r/min，电枢回路总电阻R=2Q ,电流过载倍数入=2；6、PW装置的放大系数Ks=11; PWM装置的延迟时间Ts=0.4ms。

交直流调速课程设计交直流调速系统课程设计说明书系部：电气与信息工程学院学生姓名: 欧阳志东指导教师：专业：自动化班级：自本1001完成时间：2012年11月08日目录第一章串级调速原理与主电路设计 (IV)1.1串级调速原理: (IV)1.2晶闸管串级调速系统主电路设计 (VIII)1.3异步电动机串级调速系统的转子整流电路 (IX)1.4异步电动机串级调速系统的逆变电路 (X)第二章调速系统主电路的参数计算与器件选择 (XI)2.1电动机基本参数和调速要求 (XI)2.2逆变变压器的选择 (XIV)2.3硅整流元件及晶闸管的选择 (XIV)2.4平波电抗器的选择..................................................................... X V2.5主电路保护................................................................................. X V2.5.1过电流保护 ................................................................. X V2.5.2 过电压保护 (XVI)第三章控制电路设计与系统参数计算 (XVIII)3.1控制电路组成 (XVIII)3.2控制系统的参数计算推导 (XIX)3.2.1电流环的设计及其参数计算推导 (XIX)3.2.2速度环的设计及其参数计算推导............................. X X3.2.4双闭环系统动态参数计算...................................... X XII 第四章串级调速系统的建模 .................................................................. X XV4.1 直流调速函数的确立 ................................................................... X XV4.1.1直流电路传递函数 .................................................. X XV4.1.2电动机的传递函数 (XXVI)4.1.3电流环的设计及其传递函数 (XXVIII)4.1.4速度环的设计及其传递函数 (XXIX)4.1.5系统动态结构图 ...................................................... X XX4.2系统的调速特性分析 (XXXI)第一章 串级调速原理与主电路设计1.1串级调速原理:异步电动机运行时其转子相电动势为：r r E sE = （1-1）式中 s-----异步电机的转差率；0r E ----绕线转子异步电机在转子不动时的相电动势，或称转子开路电动势，也就是转子额定相电压值。

《交直流调速系统》课程设计说明书十机架连轧机直流调速系统的课程设计系、部：电气与信息工程学院学生姓名：***指导教师：李建军职称教授专业：自动化班级：自本1103班完成时间：2014年11月10日摘要在冶金工业中，轧制过程是金属压力加工的一个主要工艺过程，连轧是一种可以提高劳动生产率和轧制质量的先进方法，连轧机则是冶金行业的大型设备。

其主要特点是被扎金属同时处于若干机架之中，并沿着同一方向进行轧制，最终形成一定的断面形状。

每个机架的上下轧辊共用一台电机实行集中拖动，不同机架采用不同电机实行部分传动，各机架轧辊之间的速度实现协调控制。

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，而直流调速系统又分为开环调速、单闭环调速和双闭环调速等调速方式。

其中开环调速的静差率不高，且只能实现一定范围内的无极调速；而在单闭环调速系统中只有电流截止负反馈环节时专门用来控制电流的，它不能很理想的控制电流的动态波形，但双闭环控制可解决以上的所有问了题，故本系统采用双闭环调速系统。

关键词：连轧；直流电动机；调速方式；双闭环调速系统ABSTRACTIn the metallurgical industry, rolling process is one of the main metal pressure processing process, and rolling is a kind of advanced method can improve the labor productivity and the quality of rolling, rolling mill is the large metallurgical equipment.By its main characteristic is at the same time a number of metal frame, and the rolling along the same direction, eventually forming a certain section shape.Each frame of the upper and lower roll Shared centrally by an electric motor drive, different frame part adopts different motor drive, realize coordinated control between each frame roll speed.Dc motor has good starting and brake performance, adaptable to smooth speed regulation in large scale, and dc speed regulating system is divided into open loop control of motor speed, the single closed-loop speed control and speed regulation and double closed loop speed control methods.One of the open loop speed control static rate is not high, and can achieve a certain range of wuji speed;In the single closed-loop speed control system only when the current cut-off negative feedback link is dedicated to the control current, it can't ideal control current dynamic waveform, but double closed loop control can solve above all ask the questions, this system adopts double closed loop speed regulation system.Key words:rolling;Dc motor.Speed way;Double closed loop speed regulation system交直流调速系统课程设计指导书一、课程设计大纲适用专业：电气自动化、电气工程及其自动化总学时：2周1.课程设计的目的课程设计室本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过度到实践的桥梁作用。