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武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书V-M 双闭环直流调速系统建模与仿真1.主电路选型和闭环系统1.1 调速系统组成原理V-M双闭环直流调速系统，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。
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，基本上已能满足要求，但电流环只是在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。
在实际工作中，缩短起、制动的时间是提高生产率的重要因素。
为此，在起动、制动的过程中，希望能够始终保持电流（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。
，到达稳定转速后，最好让电流立即降下来，使电磁转矩马上与负载转矩相平衡，从而转入稳态运行。
这样的理想起动（制动）过程波形如图1-1 所示，这时，起动电流成矩形，而转速按线性增长。
这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能得到的最快的起动（制动）过程。
图 1-1调速系统时间最优理想过渡过程实际上，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最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值I dm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，那么，采用电流负反馈就能得到近似的恒流过程。
问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠电流负反馈发挥主作用。
为了达到以上目的系统采用转速、电流双闭环直流调速系统。
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 1-2 所示。
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 , 电流反馈控制直流调速系统。
为了获得良好的静，动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用 PI 调节器。
本科毕业设计论文双闭环可逆直流脉宽调速系统的设计和仿真学生姓名：班级：学号：指导教师：所在单位：电气工程学院答辩日期： 2007年6月25日摘要直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动中获得了广泛应用。
本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，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，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。
在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。
对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。
采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计,并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行.关键词直流电机直流调速系统速度调节器电流调节器双闭环系统仿真AbstractDC motor has been widely used in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and DC motor has been widely used in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth control in a wide range, besides its control performance is excellent. Beginning with the theory of DC motor, this dissertation builts up the mathematic model of DC speed control system with double closed loops, detailedly discusses the static and dynamic state performance of the system. Afterward, according to automation theroy this papar calculates the parameters of the system. Then, this dissertation simulates and analyzes the system by means of Simulink. The results of simulation are consistent with theory calculation. Some experience was acquired through simulation. Based on the theory and simulation, this dissertation designs a DC speed control system with double closed loops, discusses the realization of main circuit, feedback circuit, control circuit and trigger circuit. The results of experiment show that the static and dynamic state performance of this system are good, which indicate that the design can meet the puter-aided analysis and design are carried out for speed-controlling system of the d-c motorby by using TOOL BOX and SIMULINK. Keywords: DC motor,DC governing system,speed governor,current governor,double loop control system,simulink目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 直流调速概念 (1)1.2 直流调速系统的发展史 (1)1.3 研究双闭环直流调速系统的目的和意义 (2)1.4 本文的研究内容 (3)第二章直流调速系统 (4)2.1 直流调速系统的调速原理及性能指标 (4)2.1.1 直流调速系统的调速原理 (4)2.1.2 直流调速系统的性能指标 (4)2.1.3 动态性能指标 (6)2.2 电流、转速双闭环直流调速系统的理论分析 (7)2.2.1 双闭环调速的工作过程和原理 (7)2.2.2 双闭环直流调速系统的组成及其静特性 (8)2.3 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 (11)2.3.1 双闭环直流调速系统的数学模型的建立 (11)2.3.2 起动过程分析 (11)2.3.3 动态抗干扰性分析 (15)2.4 调节器的工程设计方法 (15)2.4.1 PI调节器 (15)2.4.2 调节器的设计方法 (16)2.4.3Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能比较 (16)2.4.4 转速-电流调节器结构的确定 (17)2.5 电流环、速度环的设计 (18)2.5.1 转速调节器、电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用 (18)2.5.2 调节器的具体设计 (18)第三章 PWM脉宽调制 (22)3.1 PWM基本介绍 (22)3.2 脉宽调制变换器 (22)3.3 桥式可逆PWM变换器 (23)第四章直流电动机数学模型的建立 (26)4.1 数学模型的建立 (26)4.1.1 写出平衡方程式、拉普拉斯变换 (26)4.1.2 动态结构图 (27)4.2 本设计中电动机部分的数据采集和计算 (31)第五章双闭环直流调速系统仿真 (33)5.1 MATLAB简介 (33)5.2 双闭环调速系统的仿真 (33)结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)第一章绪论1.1 直流调速概念直流调速[1]是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。
摘要转速、电流反馈控制的直流调速系统具有优良的静、动态性能，是现今在工业生产中应用最广泛的调速系统，可逆直流调速系统在现实生产中具有其实际意义。
本设计调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。
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,采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环作为控制系统的内环，转速环作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
本文是按照工程设计的方法来设计转速和电流调节器的。
使电动机满足所要求的静态和动态性能指标、电流环应以跟随性能为主，转速环以抗扰性能为主。
关键词：直流调速系统双闭环电流调节器转速调节器目录1、概述 (4)2、设计任务及要求 (4)2.1 已知条件及控制对象的基本参数 (4)2.2 设计指标 (5)2.3 设计要求 (5)2.4 设计方法及步骤 (5)3、可逆系统电路结构设计 (6)3.1 方案论证 (6)3.1.1 可逆系统原理及方案论证 (6)3.1.2 整体设计方案 (8)3.2 控制电路和主电路设计 (10)3.2.1 触发控制电路的设计 (10)3.2.2 主电路设计 (12)4、系统设计 (13)4.1 电流调节器（ACR）设计 (13)4.1.1确定时间常数 (13)4.1.2选择电流调节器结构 (13)4.1.3选择电流调节器参数 (14)4.1.4校验近似条件 (14)4.2 速度调节器（ASR）设计 (15)4.2.1 确定时间常数 (15)4.2.2 选择转速调节器结构 (15)4.2.3 选择转速调节器参数 (16)4.2.4 校验近似条件 (17)5、系统仿真 (17)5.1 用MATLAB进行仿真（要求提供仿真系统结构原理图） (17)5.2 仿真曲线打印（速度、电流） (18)5.2 仿真结果与计算设计值进行比较 (19)6、总结 (20)参考文献 (20)1.概述直流电动机具有良好的起、制动性能。
V-M双闭环直流可逆调速系统建模与仿真1 设计任务与分析有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。
本设计是V-M 双闭环直流可逆调速系统建模与仿真，主要包括可逆部分和双闭环直流调速部分。
可逆部分可以由两组晶闸管可控整流装置反并联实现，通过控制电路和触发电路来实现整流与逆变的转换。
而设计要求调速系统能进行平滑的速度调节，具有较宽的调速范围（D≥ 10），系统在工作范围内能稳定工作，系统静特性良好，动态性能指标要求转速超调量δn< 10%，电流超调量δi< 5%，动态速降Δn≤ 10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）t s≤ 1s ，系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续，这些可以按双闭环直流调速部分的知识设计电流调节器和转速调节器来实现。
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，所以掌握直流双闭环调速系统对于电力拖动控制系统的学习有很重要的作用。
针对本设计的仿真，应用软件MATLAB的Simulink 软件包，Simulink 是实现动态系统建模，仿真的一个集成环境。
它使MATLAB的功能得到进一步扩展。
它提供的丰富功能块，可以迅速的创建动态系统模型；实现了可是换建模，用户可以通过简单的鼠标操作建立直观模型进行仿真；实现了多工作环境间文件互用和数据交换。
使用MATLAB中的Simulink任务，根据各个环节的函数模型，建立数学仿真模型，进行系统仿真。
本课程设计就要求结合给定的初始条件来完成直流双闭环调速系统的设计，其中包括绘制该调速系统的原理图，对调节器进行工程设计，选择调节器的参数等。
要实现直流双闭环调速系统的设计需先对控制系统的组成及工作原理有一定深入的理解，弄清楚调速系统每个组成部分的作用，弄清楚转速环和电流环的工作原理，合理选择调节器的参数以便进行合理的工程设计并进行仿真。
基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真直流电机双闭环调速系统是一种常见的控制系统，常用于工业生产中对电机速度的精确控制。
本文将基于MATLAB软件进行直流电机双闭环调速系统的设计与仿真，包括系统设计、参数设置、控制策略选择、系统仿真以及性能分析等方面。
文章将以1200字以上的篇幅进行详细阐述。
一、系统设计直流电机双闭环调速系统由速度环和电流环构成。
速度环控制系统的输入为速度设定值和电机实际速度，输出为电机期望电压；电流环控制系统的输入为速度环输出的电压和电机实际电流，输出为电机实际电压。
通过控制电机的期望电压和实际电压，达到对电机速度的调控。
二、参数设置在进行系统仿真之前，需要确定系统中各个参数的值。
包括电机的额定转矩、额定电压、电感、电阻等参数，以及控制环节的比例增益、积分增益、微分增益等参数。
这些参数的选择会影响系统的稳定性和动态性能，需要根据实际情况进行调整。
三、控制策略选择常见的控制策略包括PID控制、PI控制、PD控制等。
在直流电机双闭环调速系统中，可以选择PID控制策略。
PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节组成，可以提高系统的稳定性和响应速度。
四、系统仿真在MATLAB中进行直流电机双闭环调速系统的仿真，可以使用Simulink模块进行搭建。
根据系统设计和参数设置，搭建速度环和电流环的控制器，连接电机实际速度和电机实际电流的反馈信号，输入速度设定值和电机期望电流，输出电机期望电压。
通过仿真可以得到系统的动态响应曲线，评估系统的性能。
五、性能分析在仿真结果中，可以分析系统的静态误差、超调量、调整时间等指标，评估系统的控制性能。
通过参数调整和控制策略更改等方式，可以优化系统的控制性能，使系统达到更好的调速效果。
总结：本文基于MATLAB软件对直流电机双闭环调速系统进行了设计与仿真。
通过系统设计、参数设置、控制策略选择、系统仿真以及性能分析等步骤，可以得到直流电机双闭环调速系统的动态响应曲线，并通过参数调整和控制策略更改等方式，优化系统的控制性能。
双闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告一、系统结构设计双闭环直流调速系统由两个闭环控制组成，分别是速度子环和电流子环。
速度子环负责监测电机的转速，并根据设定值与实际转速的误差，输出电流指令给电流子环。
电流子环负责监测电机的电流，并根据电流指令与实际电流的误差，输出电压指令给电机驱动器，实现对电机转速的精确控制。
二、参数选择在进行双闭环直流调速系统的设计之前，需选择合适的控制参数。
根据实际的电机参数和转速要求，确定速度环和电流环的比例增益和积分时间常数等参数。
同时，还需根据电机的动态特性和负载特性，选取合适的速度和电流传感器。
三、控制策略速度子环采用PID控制器，通过计算速度误差、积分误差和微分误差，生成电流指令，并传递给电流子环。
电流子环也采用PID控制器，通过计算电流误差、积分误差和微分误差，生成电压指令，并输出给电机驱动器。
四、仿真实验为了验证双闭环直流调速系统的性能，进行了仿真实验。
首先，通过Matlab/Simulink建立双闭环直流调速系统的模型，并设置不同转速和负载条件，对系统进行仿真。
然后，通过调整控制参数，观察系统响应速度、稳定性和抗干扰性等指标的变化。
五、仿真结果分析根据仿真实验的结果可以看出，双闭环直流调速系统能够实现对电机转速的精确控制。
当系统负载发生变化时，速度子环能够快速调整电流指令，使电机转速保持稳定。
同时，电流子环能够根据速度子环的电流指令，快速调整电压指令，以满足实际转速的要求。
此外，通过调整控制参数，可以改善系统的响应速度和稳定性。
六、总结双闭环直流调速系统是一种高精度的电机调速方案，通过双重反馈控制实现对电机转速的精确控制。
本文介绍了该系统的设计与仿真实验，包括系统结构设计、参数选择、控制策略及仿真结果等。
仿真实验结果表明，双闭环直流调速系统具有良好的控制性能，能够满足实际转速的要求。
V-M双闭环直流调速系统建模与仿真1.主电路选型和闭环系统调速系统组成原理V-M双闭环直流调速系统，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。
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，基本上已能满足要求，但电流环只是在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。
在实际工作中，缩短起、制动的时间是提高生产率的重要因素。
为此，在起动、制动的过程中，希望能够始终保持电流（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。
，到达稳定转速后，最好让电流立即降下来，使电磁转矩马上与负载转矩相平衡，从而转入稳态运行。
这样的理想起动（制动）过程波形如图1-1所示，这时，起动电流成矩形，而转速按线性增长。
这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能得到的最快的起动（制动）过程。
图1-1 调速系统时间最优理想过渡过程实际上，由于主电路电感的作用，电流不可能突变，为了实现I在允许条件下最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值dm 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，那么，采用电流负反馈就能得到近似的恒流过程。
问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再靠电流负反馈发挥主作用。
为了达到以上目的系统采用转速、电流双闭环直流调速系统。
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1-2所示。
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,电流反馈控制直流调速系统。
为了获得良好的静，动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。
图1-2 转速、电流反馈控制直流调速系统原理图ASR---转速调节器ACR---电流调节器TG---测速发电机TA---电流互器UPE---电力电子变换器Un*---转速给定电压Un---转速反馈电压Ui*---电流给定电压Ui---电流反馈电压本设计采用三相全控桥整流电路，在直流侧串有平波电抗器，该电路能为电动机负载提供稳定可靠的电源，利用控制角的大小可有效的调节转速，并在直流交流侧安置了保护装置，保证各元器件能安全的工作，同时由于使用了闭环控制，使得整个调速系统具有很好的动态性能和稳态性能。
V-M双闭环直流调速系统建模与仿真摘要本课程设计描述的是“V-M双闭环直流调速系统建模与仿真”的过程。
我们可以看到主电路是晶闸管-电动机调速系统（俗称V-M系统），系统通过调节器出发装置的控制电压Uc来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。
V-M系统主要由其系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器和电动机-发电机组等组成。
整流变压器和晶闸管整流调速装置的功能是将输入的交流电整流后变成直流电；平波电抗器的功能是使输出的直流电流更平滑；电动机-发电机组提供三相交流电源。
1.概述转速电流双闭环控制直流调速系统是性能良好、应用最广的直流调速系统。
本章着重阐明其控制规律、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。
双闭环直流调速系统在起动过程中有以下三个特点：(1)饱和非线性控制。
随着ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态，在不同情况下表现为不同的结构的线性系统，只能采用分段线性化的方法来分析，不能简单地用线性控制理论来分析整个起动过程，也不能简单地用线性控制理论来笼统地设计这样的控制系统。
(2)转速超调。
当转速调节器ASR采用PI调节器时，转速必然有超调。
超调量一般是容许的，对于完全不允许超调的情况，应采用其他控制方法来一直超调。
(3)准时间最有控制。
在设备允许条件下实现时间最短的控制称作“时间最优控制”，对于电力拖动系统，在电机过载能力允许的限制下的恒流起动，就是时间最优控制。
一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。
对于调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能。
主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。
2设计任务及要求2.1设计任务设计一个V-M双闭环直流调速系统，系统的技术参数和技术指标如下：(1)技术数据：晶闸管整流装置：Ks=45-48。
负载电机额定数据：PN=555KW，UN=750V，IN=760A，nN=375r/min，λ=1.5。
摘要：直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动中获得了广泛应用。
本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。
此设计利用晶闸管、二极管等器件设计了一个转速、电流双闭环直流晶闸管调速系统。
该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者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。
该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。
关键词： 直流电机 晶闸管 直流调速系统 ACR ASR 双闭环系统一、设计题目V —M 双闭环直流调速系统二、目的意义：本课程设计是自动化专业学生在学完专业课程“拖动控制系统”之后进行的一个实践性教学环节。
通过此环节，使学生能结合已完成的基础课、技术基础课和部分专业课对“拖动控制系统”课程的主要内容进行较为综合的实际运用，进一步培养学生应用已学到的理论知识来解决实际工程设计问题，并为毕业设计奠定基础。
双闭环拖动控制系统是工业生产中重要的拖动控制系统，应用很广泛，也是其他复杂控制的基础。
本专业学生应充分掌握双闭环控制系统的结构、系统构成、设备及器件选择、参数整定计算以及绘制系统电路原理图等内容，并且初步掌握设计的方法和步骤，同时增强独立查阅资料、分析问题和解决问题的能力以及刻苦钻研的工作作风。
本设计以直流电动机为被控对象，设计一套双闭环无静差拖动控制系统。
三、电动机参数和设计要求直流电动机参数：KWP N 28=，VU N 220=，AI N 136=，min/1460r n N =，Ω=2.0a R 。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：自动化学院题目: V-M双闭环直流可逆调速系统建模与仿真4初始条件：1．技术数据及技术指标：直流电动机：P N=3KW , U N=220V , I N=17.5A , n N=1500r/min , R a=1.25Ω最大允许电流：I dbl=2I N, GD2=3.53N.m2三相全控整流装置：K s=40 , R rec=1. 3Ω平波电抗器：R L=0. 3Ω电枢回路总电阻R=2.85Ω，总电感L=200mH ,滤波时间常数：T oi=0.002s , T on=0.01s,其他参数：U nm*=10V ,U im*=10V , U cm=10Vσi≤5% , σn≤10%要求完成的主要任务:1．技术要求：(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续2．设计内容：(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2) 根据双闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器和电流调节器的作用,(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。
(4) 绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书时间安排：课程设计时间为一周半，共分为三个阶段：（1）复习有关知识，查阅有关资料，确定设计方案。
约占总时间的20% （2）根据技术指标及技术要求，完成设计计算。
约占总时间的40% （3）完成设计和文档整理。
约占总时间的40%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 (4)1设计任务及要求 (5)1.1技术数据 (5)1.2设计要求 (5)1.3 设计内容 (5)2双闭环调速系统的总体设计 (6)3电流调节器设计 (9)3.1电流环结构框图的化简 (9)3.2电流环参数的计算 (10)3.2.1确定时间常数 (10)3.2.2电流调节器结构的选择 (11)3.2.3计算电流调节器参数 (11)3.2.4校验近似条件 (12)3.2.5计算调节器电阻和电容 (12)4转速调节器的设计 (13)4.1转速环结构框图的化简 (13)4.2转速环参数的计算 (14)4.2.1确定时间常数 (14)4.2.2选择转速调节器结构 (15)4.2.3计算转速调节器参数 (15)4.2.4检验近似条件 (15)4.2.5计算调节器电阻和电容 (16)4.2.6校核转速超调量 (16)5系统仿真实验 (17)5.1 MATLAB仿真软件介绍 (17)5.2 双闭环建模 (17)5.3 双闭环可逆调速系统仿真 (18)5.3.1 双闭环的仿真模型 (18)5.3.2 仿真参数设置 (18)5.3.3 仿真波形 (21)6总结与体会 (22)参考文献 (23)附录 (24)摘要V-M双闭环直流调速系统是晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），系统通过调节器触发装置GT的控制电压Uc来移动出发脉冲的相位，即控制晶闸管可控整流器的输出改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。
本次课设为可逆调速系统，用到了正反组晶闸管控制，本文主要对电流调节器ACR和转速调节器ASR参数的设计，然后在matlab里进行仿真实验，从而达到设计所需要的要求。
关键词：双闭环调速ACR ASR matlab1设计任务及要求1.1技术数据直流电动机：P N=3KW , U N=220V , I N=17.5A , n N=1500r/min , R a=1.25Ω堵转电流I dbl=2I N, 截止电流I dcr=1.5I N，GD2=3.53N.m2三相全控整流装置：K s=40 , R rec=1. 3Ω平波电抗器：R L=0. 3Ω电枢回路总电阻R=2.85Ω，总电感L=200mH ,滤波时间常数：T oi=0.002s , T on=0.01s,其他参数：U nm*=10V ,U im*=10V , U cm=10Vσi≤5% , σn≤101.2设计要求(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续1.3 设计内容(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2) 根据双闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器和电流调节器的作用,(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。
(4) 绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书2双闭环调速系统的总体设计改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。
尽管电枢反接需要较大容量的晶闸管装置，但是它反向过程快，由于晶闸管的单向导电性，需要可逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路，电动机正转时，由正组晶闸管装置VF 供电；反转时，由反组晶闸管装置VR 供电。
如图1所示两组晶闸管分别由两套触发装置控制，可以做到互不干扰，都能灵活地控制电动机的可逆运行，所以本设计采用两组晶闸管反并联的方式。
虽然两组晶闸管反并联的可逆V-M 系统解决了电动机的正、反转运行的问题，但是两组装置同时工作时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。
一般地说，这样的环流对负载无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。
为了防止产生直流平均环流，应该在正组处于整流状态、Udof 为正时，强迫让反组处于逆变状态、使Udor 为负，且幅值与Udof 相等，使逆变电压Udor 把整流电压Udof 顶住，则直流平均环流为零。
于是 dof dor U U -=又由于rdo dor f do dof U U U U ααcos cos max max ==其中，r f αα和分别为VF 和VR 的触发延迟角。
由于两组晶闸管装置相同， 两组的最大输出电压max do U 是一样的，因此，当直流平均环流为零时，应有 180cos cos =+-=r f fr αααα如果反组的控制角用逆变角r β表示，则 r f βα= 按照这样控制就可以消除环流。
图1 两组晶闸管可控整流装置反并联可逆线路系统设计的一般原则为：先内环后外环。
即从内环开始，逐步向外扩展。
在这里，首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。
图2为转速、电流双闭环调速系统的原理图，图3为双闭环调速系统的结构图。
图中两个调节器ASR和ACR分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
两个调节器的输出都是带限幅作用的。
转速调节器ASR的输出限幅电压U*im 决定了电流给定电压的最大值；转速调节器ASR的输出限幅电压U限制了电力cm电子变换器的最大输出电压U。
dm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PI调节器。
其中主电路中串入平波电抗器，以抑制电流脉动，消除因脉动电流引起的电机发热以及产生的脉动转矩对生产机械的不利影响。
图3 双闭环调速系统结构框图图2 双闭环调速系统电路原理图+ + -+-MTG+-+ -RPnU *RRU cU iTAL I d R i C i U d+ + - R RRCASRACR LM GT VRP U n U *iLMM U3电流调节器设计3.1电流环结构框图的化简电流环结构图的简化分为忽略反电动势的动态影响、等效成单位负反馈系统、小惯性环节的近似处理等环节。
在一般情况下，系统的电磁时间常数 T l 远小于机电时间常数T m ，因此转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即∆E ≈0。
这时，电流环如图4所示。
图4 忽略反电动势动态影响的电流环动态结构图如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改 成U*i(s ) /β ，则电流环便等效成单位负反馈系统，如图5所示。
图5等效成单位负反馈系统的电流环的动态结构图U d0(s ) + - U i (s )ACR1/RT l s+1 U *i (s )U c (s )K s T s s+1 I d (s )βT 0i s+11T 0i s+1+-ACRU c (s )K s /R (T s s+1)(T l s+1)I d (s )U *i (s )ββT 0i s+1最后，由于T s 和 T 0i 一般都比T l 小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为T ∑i = T s + T oi 则电流环结构图最终简化成图6所示。
3.2电流环参数的计算 3.2.1确定时间常数1)整流装置滞后时间常数 T s 。
按表1，三相桥式电路的平均失控时间T s =0.0017s 。
2)电流滤波时间常数本设计初始条件已给出，即T oi =0.002s 。
3)电流环小时间常数之和T ∑=T s +T oi =0.0037s表3.1 各种整流装置的失控时间U +-ACRU c (s )βK s /R (T s+1)(T s+1)I d (s )*i (s )β图6 电流环的简化结构图整流电路形式 最大失控时间 T smax （ms ） 平均失控时间 T s （ms ）单相半波 单相桥式（全波）三相半波 三相桥式、六相半波20 10 6.67 3.3310 5 3.33 1.673.2.2电流调节器结构的选择从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，采用 I 型系统就够了。
从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素，为此，电流环应以跟随性能为主，应选用典型I 型系统。
电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型 I 型系统，显然应采用PI 型的电流调节器，其传递函数可以写成式中 K i — 电流调节器的比例系数；τi — 电流调节器的超前时间常数。
检查对电源电压的抗扰性能：9189.180037.007.0==∑i l T T ，参照典型Ⅰ型系统动态抗扰性能指标与参数的关系表格，可以看出各项指标都是可以接受的。
