转速电流双闭环直流调整系统设计

成绩评定：

《自动控制系统课程设计》

设计报告书

题目：转速电流双闭环直流调整系统

（

自动控制系统课程设计任务书(a18)

一．课程设计题目：

晶闸管转速、电流双闭环调速系统设计 二．课程设计内容：

设计一转速、电流双闭环直流调速系统，采用他励直流电动机、 晶闸管三相全控桥式整流电路，其数据如下：

直流电动机m in,/1500,5.12,220,2.2r n A I V U Kw P N N N N ====电流过载系数

λ取2，电枢电阻计算系数取0.55，电机轴上总转动惯量=2GD 142m N •;

晶闸管触发与整流装置的放大系数s K =35 ；三相供电线电压380V ，相电压220V ，电网波动系数b=0.95；

额定转速时的给定电压*

nm U =10 V ；

调节器饱和输出电压 10 V ； 调速范围 D=10;

系统的静、动态性能指标：无静差，电流超调量%5≤i σ,空载起动到额定转速时的转速超调量%10≤n σ。

三．课程设计要求：

1. 进行晶闸管整流器主电路形式选择、整流变压器的选择(二次电压、电流、变压器视在功率)、整流器件的选择、平波电抗器的选择、触发电路的选择；

2.系统各主要参数的估计与计算（整流器内阻、平均失控时间、电枢回路总阻、电枢回路总电感、电机电势常数、转矩常数、电磁时间常数、机电时间常数、电流反馈滤波时间常数、转速反馈滤波时间常数、转速反馈系数、电流反馈系数）

3．设计电流调节器并作性能指标校验；

4．设计转速调节器并作性能指标校验；

5．计算空载起动到最低转速时的转速超调量；

6. 对设计的系统进行MATLAB仿真；

7．绘制系统线路图（主电路、触发电路、控制电路）。

四设计完成后应缴交设计说明书一分，包括上述设计基本内容、计算过程、线路图、结论及心得体会。

五设计完成期限：本设计任务书于2012年2月27日发出，2012年3月16日上交设计说明书。

目录

一、晶闸管整流器设计 (5)

(一)进行主电路形式选择 (5)

(二)整流变压器的选择 (6)

(三)整流器件的选择 (9)

二、系统各主要参数的估算与计算 (13)

三、电流调节器与转速调节器的工程设计思路 (15)

（一）电流调节器的设计 (19)

（二）转速调节器的设计 (22)

（三）校验 (25)

四、系统线路图 (28)

五、心得体会 (32)

一.总体方案；

二.晶闸管整流器主电路设计：进行晶闸管整流器主电路形式选择、整流变压器的选择(二次电压、电流、变压器视在功率)、整流器件的选择、平波电抗器的选择、触发电路的选择；

三.系统各主要参数的估计与计算（整流器内阻、平均失控时间、电枢回路总阻、电枢回路总电感、电机电势常数、转矩常数、电磁时间常数、机电时间常数、电流反馈滤波时间常数、转速反馈滤波时间常数、转速反馈系数、电流反馈系数）

四．设计电流调节器并作性能指标校验；

五．设计转速调节器并作性能指标校验；

六．计算空载起动到最低转速时的转速超调量；

七. 对设计的系统进行MATLAB仿真；

八．绘制系统线路图（主电路、触发电路、控制电路）

九.结论及心得体会。

晶闸管双闭环直流调速系统课程设计全程序一．晶闸管整流器设计

1.进行主电路形式选择：

整流器主电路联结形式的确定：整流器主电路联结形式多种多样，选择时应考虑以下情况：

（1）.可供使用的电网电源相数及容量；（2）.传动装置的功率；

（3）.允许电压和电流脉动率；（4）. 传动装置是否要求可逆运行，是否要求回馈制动；本设计任务已规定采用晶闸管三相全控桥式整流电路，具有以下特点：

2整流变压器的选择：

整流变压器一次侧接交流电网，二次侧连接整流装置。整流变压器的选择主要内容有连接方式、额定电压、额定电流、容量等。 整流变压器二次相电压的计算

1）整流变压器的参数计算应考虑的因素。由于整流器负载回路的电感足够大，故变压器内阻及晶闸管的通态压降可忽略不计，但在整流变压器的参数计算时，还应考虑如下因素：

a)最小触发延迟角min α：对于要求直流输出电压保持恒定的整流装置，α应能自动调节补偿。一般可逆系统的min α取30°~35°，不可逆系统的min α取10°~15°。

b)电网电压波动：根据规定，电网电压允许波动范围为+5%~-10%，考虑在电网电压最低时，仍能保证最大整流输出电压的要求，通常取电压波动系数b=0.9~1.05。 c)漏抗产生的换相压降X U ∆。

d)晶闸管或整流二极管的正向导通压降U n ∆。

2)二次相电压2U 的计算

a)用于转速反馈的调速系统的整流变压器

)

cos (1max min max max 2N

T dl X UV a

N N T N a N N d I I U K b K R I I I U R I I I U -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=α=128.47V

式中 2U =128.47V 变压器二次相电压（V ）; N U =220V 电动机的额定电压（V ）; UV K =2.34整流电压计算系数；

b ——电压波动系数，一般取b=0.90~1.05；

min α=10度 晶闸管的最小触发延迟角；

X K =0.5换相电感压降计算系数；

dl U =0.05变压器阻抗电压比，100KVA 以下取0.05，容

量越大，dl U 越大（最大为0.1）;

max T I ——变压器的最大工作电流,它与电动机的最大

工作电流max d I 相等（A ）；

N I ——电动机的额定电流（A ）。

max T I /N I =λ=1.5

a R =1.936Ω 电动机的电枢电阻（Ω）。

b)要求不高的场合，还可以采用简便计算，即

b K U U UV N )

2.1~1(2=

c)当调速系统采用三相桥式整流电路并带转速负反馈时，一