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《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。
因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以期达到下述教学目的：（1）通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程设计方面的基本知识、基础理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。
（2）通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的。
（3）通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。
2.课程设计的要求（1）根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。
（2）要求掌握交直流调速系统的设计内容、方法和步骤。
（3）要求会查阅有关参考资料和手册等。
（4）要求学会选择有关元件和参数。
（5）要求学会绘制有关电气系统图和编制元件明细表。
（6）要求学会编写设计说明书。
3.课程设计的程序和内容（1）学生分组、布置题目。
首先将学生按学习成绩、工作能力和平时表现分成若干小组，每小组按优、中、差合理搭配，然后下达课程设计任务书，原则上每小组一个题目。
（2）熟悉题目、收集资料。
设计开始，每个学生应按教师下达的具体题目，充分了解技术要求，明确设计任务，收集相关资料，包括参考书、手册和图表等，为设计工作做好准备。
（3）总体设计。
正确选定系统方案，认真画出系统总体结构框图。
（4）主电路设计。
按选定的系统方案，确定系统主电路形式，画出主电路及相关保护、操作电路原理图，并完成主电路的元件计算和选择任务。
目录交直流调速课程设计任务书 (2)前言 (4)关键词 (4)交直流调速课程设计说明书 (5)一、总体方案的确定 (5)1.1 现行方案的讨论与比较 (5)1.2 选择PWM控制系统的优越性 (6)1.3采用转速电流双闭环的理由 (6)1.4起动过程电流和转速波形 (9)1.5 H桥双极式逆变器的工作原理 (9)1.6 PWM调速系统静特性 (11)二、双闭环直流调速系统的硬件结构 (12)2.1主电路 (13)2.2 电流调节器 (14)2.3转速调节器 (14)2.4控制电路设计 (15)2.5、控制环节电源设计 (16)2.6、限幅电路 (16)2.7转速检测电路 (17)2.8、电流检测电路 (17)2.9、泵升电压限制 (18)三、电机参数及设计要求 (19)3.1电路基本信息如下： (19)3.2计算反馈关键参数 (19)四、课程设计心得体会 (23)五、系统主要硬件结构图 (24)参考文献： (25)交直流调速课程设计任务书一、题目：双闭环可逆直流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）→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→直至理论实现要求→硬件设计→制板、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观能动作用，且避免方案及结果雷同，在选定系统方案时，规定外的其他参数由同学自已选定。
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PWM变换器;2、速度调节器和电流调节器采用PI调节器；U*nm=U*i m =U cm=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）GD2 ＝1.5Nm2；4、主电源：可以选择三相交流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）n N=1000r/min，电枢回路总电阻R=2Ω，电流过载倍数λ=2；6、PWM装置的放大系数K s=11；PWM装置的延迟时间T s=0.4ms。
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。
v-m直流调速课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解V-M直流调速系统的基本原理与结构；2. 掌握V-M直流调速系统中速度调节、电流调节的基本方法；3. 学会分析V-M直流调速系统的性能指标，如稳态误差、动态响应等。
技能目标：1. 能够运用所学的理论知识，设计简单的V-M直流调速系统；2. 能够运用相应的仿真软件，对V-M直流调速系统进行模拟与调试；3. 能够解决实际应用中V-M直流调速系统出现的常见问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术及其应用的兴趣，激发学生的创新意识；2. 培养学生具备团队协作精神，提高沟通与交流能力；3. 增强学生面对工程技术问题的责任感，树立正确的工程伦理观念。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在帮助学生掌握V-M直流调速系统的基本理论和实践技能，提高解决实际工程问题的能力。
学生特点：学生具备一定的电力电子基础，具有较强的学习能力和动手能力，对新技术和新方法充满好奇心。
教学要求：结合学生的特点，注重理论与实践相结合，强调知识的应用性和实践性。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题中，提高学生的综合素养。
课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. V-M直流调速系统原理- 介绍V-M直流调速系统的组成及工作原理；- 分析V-M直流调速系统的数学模型；- 探讨电机在不同运行状态下的调速性能。
2. V-M直流调速系统设计方法- 速度调节方法：比例、积分、微分控制；- 电流调节方法：PWM控制技术；- 系统设计方法：系统参数的整定与优化。
3. V-M直流调速系统性能分析- 稳态性能分析：稳态误差、稳态响应；- 动态性能分析：动态响应、过渡过程；- 系统稳定性分析：奈奎斯特稳定判据、根轨迹法。
4. V-M直流调速系统实践应用- 介绍常见的V-M直流调速系统实例；- 分析实际应用中存在的问题及解决方案；- 指导学生运用仿真软件进行系统模拟与调试。
交直流调速课程设计说明书————双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统设计一、引言直流电动机具有良好的启动制动性能，宜于在宽范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反转的电力拖动领域中得到了广泛的应用，近年来，虽然高性能交流调速技术发展很快，交流调速系统已经逐步取代了直流调速系统。
然而直流拖动控制系统不仅在理论上和实践上都比较成熟，目前还在应用；而且从控制规律的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础。
转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能好、应用最广的直流调速系统。
它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。
他可以很好的抑制被反馈环的前向通道上的一切扰动作用，采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。
本设计是以直流PWM控制调速系统进行调速，采用转速调节器ASR、以及电流调节器ACR并用PI调节器进行校正，对反馈信号进行采集，处理起到无静差效果。
二、方案选定1.PWM系统在很多方面具有较大的优越性：1） PWM调速系统主电路线路简单，需用的功率器件少。
2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
3）低速性能好，稳速精度高，调速范围广，可达到1：10000左右。
4）如果可以与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
6）直流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2、变频调速很快为广大电动机用户所接受，成为了一种最受欢迎的调速方法，在一些中小容量的动态高性能系统中更是已经完全取代了其他调速方式。
由此可见，变频调速是非常值得自动化工作者去研究的。
在变频调速方式中，PWM调速方式尤为大家所重视，这是我们选取它作为研究对象的重要原因。
同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。
在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。
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。
电气控制系统课程设计任务书班级D电气081、D自动化081 指导教师鱼瑞文学期10-11-2淮海工学院电子工程学院电气工程及其自动化系2011年12月课程设计任务书（一）设计题目和设计要求1.题目名称：十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计在冶金工业中，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。
其主要特点是被轧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。
本课题的十机架连轧机的每个机架对应一套直流调速系统，由此形成10个部分，各部分电动机参数如下表：2.技术数据（1）电枢回路总电阻取R =2a R ；总飞轮力矩225.2a GD GD =。
（2）其它末尽参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。
（3）要求：调速范围D =10，静差率S ≤5%；稳态无静差，电流超调量i σ%≤5%，电流脉动系数S i≤10%；启动到额定转速时的转速退饱和超调量%≤n 10%。
（4）要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。
（5）要求触发脉冲有故障封锁能力。
（6）要求对拖动系统设置给定积分器。
（二）设计的内容：1.调速的方案选择（1）直流电动机的选择（根据上表按小组顺序选择电动机型号）（2）电动机供电方案的选择（要求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控桥变流器供电方案）（3）系统的结构选择（要求通过方案比较后，采用转速电流双闭环系统结构）（4）确定直流调速系统的总体结构框图2.主电路的计算（可参考“电力电子技术”中有关主电路计算的章节）（1）整流变压器计算二次侧电压计算；一、二次侧电流的计算；容量的计算。
（2）晶闸管元件的选择晶闸管的额定电压、电流计算。
（3）晶闸管保护环节的计算①交流侧过电压保护；②阻容保护、压敏电阻保护计算；③直流侧过电压保护；④晶闸管及整流二极管两端的过电压保护；⑤过电流保护；交流侧快速熔断器的选择；与元件串联的快速熔断的选择；直流侧快速熔断器的选择。
2011年度本科生课程论文（设计）课程论文（设计）题目（双闭环可逆直流脉宽PWM调速系统）院－系：工学院专业：年级：学生姓名：学号：导师及职称：段志梅2011年6月目录第一章绪论……………………………………………………………………第二章直流调速系统的方案设计……………………………………………2.1设计技术指标要求……………………………………………………………………2.2现行方案的讨论与比较………………………………………………………………2.3选择PWM控制调速系统的理由………………………………………………………2.4采用转速、电流双闭环的理由…………………………………………………………第三章 PWM控制直流调速系统主电路设计…………………………………3.1主电路结构设计……………………………………………………………………3.1.1设计分析…………………………………………………………………………3.1.2 H桥式可逆PWM变换器工作原理……………………………………………………3.2主电路设计……………………………………………………………………………3.2.1信号产生电路………………………………………………………………………3.2.2 GTR驱动电路………………………………………………………………………3.2.3辅助回路设计………………………………………………………………………第四章 PWM控制直流调速系统控制电路设计………………………………4.1检测环节………………………………………………………………………………4.1.1电流检测环节………………………………………………………………………4.1.2电压检测环节………………………………………………………………………第五章课程设计原始数据………………………………………………………第六章参数计算………………………………………………………………6.1电流调节器的设计………………………………………………………………………6.2速度调节器设计………………………………………………………………………课程设计总结(心得体会)参考文献第一章绪论在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。
直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。
研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。
不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。
本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。
首先描述了变频器的发展历程，提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。
应用于直流电机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。
在此基础上，本文将做出SG3525单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。
关键词：直流调速；双闭环；PWM ；SG3525 ；直流电机摘要：直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工业等工业部门中得到广泛应用。
直流时机转速的控制方法可以分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。
本文主要研究直流调速系统，它主要由三部分组成，包括控制部分、功率部分、直流电动机。
长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方法简单等特点，一直在传动领域占有统治地位。
本文对双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调整系统原理出发，逐步建立了闭环直流PWM调整系统的模型。
第二章 直流调速系统的方案设计2.1 设计技术指标要求1.直流电动机：型号：DJ15功率：485W电枢电压：220V电枢电流：1.2A额定转数：1600rpm2.调速范围：1：12003.起动时超调量：电流超调量:%5≤i σ；转速超调量: %5≤n σ2.2 现行方案的讨论与比较直流电动机的调速方法有三种：（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。
a I 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Φ。
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。
f I 变化时间遇到的时间常数同aI 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R 。
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。
改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。
弱磁调速范围不大，往往是和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。
因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主速。
改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种：（1）旋转变流机组。
用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。
（2）静止可控整流器。
用静止的可控整流器，如汞弧整流器和晶闸管整流装置，产生可调的直流电压。
（3）直流斩波器或脉宽调制变换器。
用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。
2.3 选择PWM 控制系统的理由脉宽调制器UPW 采用美国硅通用公司（Silicon General ）的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能全、通用性强的单片集成PWM 控制器。
由于它简单、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，故获得广泛使用。
PWM系统在很多方面具有较大的优越性：1） PWM调速系统主电路线路简单，需用的功率器件少。
2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
3）低速性能好，稳速精度高，调速范围广，可达到1：10000左右。
4）如果可以与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
6）直流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
变频调速很快为广大电动机用户所接受，成为了一种最受欢迎的调速方法，在一些中小容量的动态高性能系统中更是已经完全取代了其他调速方式。
由此可见，变频调速是非常值得自动化工作者去研究的。
在变频调速方式中，PWM调速方式尤为大家所重视，这是我们选取它作为研究对象的重要原因。
2.4 采用转速电流双闭环的理由同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。
在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。
因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。
由于闭环系统的这些优点因此选用闭环系统。
单闭环速度反馈调速系统，采用PI控制器时，可以保证系统稳态速度误差为零。
但是如果对系统的动态性能要求较高，如果要求快速起制动，突加负载动态速降小等，单闭环系统就难以满足要求。
这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照要求来控制动态过程的电流或转矩。
另外，单闭环调速系统的动态抗干扰性较差，当电网电压波动时，必须待转速发生变化后，调节作用才能产生，因此动态误差较大。
在要求较高的调速系统中，一般有两个基本要求：一是能够快速启动制动；二是能够快速克服负载、电网等干扰。
通过分析发现，如果要求快速起动，必须使直流电动机在起动过程中输出最大的恒定允许电磁转矩，即最大的恒定允许电枢电流，当电枢电流保持最大允许值时，电动机以恒加速度升速至给定转速，然后电枢电流立即降至负载电流值。
如果要求快速克服电网的干扰，必须对电枢电流进行调节。
以上两点都涉及电枢电流的控制，所以自然考虑到将电枢电流也作为被控量，组成转速、电流双闭环调速系统。
第三章PWM控制直流调速系统主电路设计3.1主电路结构设计3.1.1设计分析①双闭环调整系统的传动系统结构图：直流PWM控制系统是直流脉宽调制式调速控制系统的简称，与晶闸管直流调速系统的区别在用直流PWM变换器取代了晶闸管变流装置，作为系统的功率驱动器，系统构成原理图直流PWM传动系统结构图其中属于脉宽调制调速系统主要由调制波发生器GM、脉宽调制器UPM、逻辑延时环节DLD 和电力晶体管基极的驱动器GD和脉宽调制（PWM）变换器组成。
最关键的部件为脉宽调制器。
模拟式脉宽调制器本质为电压-脉冲变换装置，它是由一个运算放大器和几个输入信号构成电压比较器。
去处放大器工作在开环状态，在电流调节器的输出控制信号Uс的控制下，产生一个等幅、宽度受Uс控制的方波脉冲序列，为PWM变频器提供所需的脉冲信号。
脉宽调制器按所加输入端调制信号不同，可分为锯齿波脉宽、三角波脉宽调制器。
目前就用较多脉宽调制信号由数字方法来产生，如专用集成PWM控制电路及单片微机所构成的脉宽调制器。
②双闭环调速系统的结构图直流双闭环调速系统的结构图如图1所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置。
其中脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。
双闭环调速系统的结构图③调速系统起动过程的电流和转速波形如图2所示，这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。
这是在最大电流（转矩）受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。
(a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程(b)理想快速起动过程图2 调速系统起动过程的电流和转速波形 3.1.2 H 桥式可逆PWM 变换器的工作原理：PWM 控制的示意图如图3所示:可控开关S 以一定的时间间隔重复地接通和断开，当S 接通时，供电电源Us 通过开关S 施加到电动机两端，电源向电机提供能量，电动机储能：当开关S 断开时，中断了供电电源Us 向电动机电流继续流通。
