十機架連軋機分部傳動直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計-河南工程學(xué)院自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、<p><b>　　河南工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　十機架連軋機分部傳動直流</p><p><b>　　調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 杰哥 </p&g

2、t;<p>　　學(xué) 院： 電氣信息工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級：電氣工程及其自動化</p><p>　　專業(yè)課程： 自動控制系統(tǒng) </p><p>　　指導(dǎo)教師： 河南工程學(xué)院 </p><p>　　2017 年12月01日</p><p

3、>　　課程設(shè)計成績評定標(biāo)準(zhǔn)及成績</p><p><b>　　等級：</b></p><p>　　評閱人： 職稱：</p><p>　　日期： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　

4、　摘要1</b></p><p><b>　　1 設(shè)計內(nèi)容2</b></p><p><b>　　1.1技術(shù)數(shù)據(jù)2</b></p><p>　　1.2調(diào)速方案的選擇2</p><p>　　1.2.1 直流電動機的選擇2</p><p>　　1.2.2 電

5、動機供電方案的選擇2</p><p>　　1.2.3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇3</p><p>　　1.2.4 直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖3</p><p>　　2 主電路的計算4</p><p>　　2.1 整流變壓器的計算4</p><p>　　2.1.1 整流變壓器二次側(cè)電壓計算4</p>&l

6、t;p>　　2.1.2 一次、二次側(cè)電流計算4</p><p>　　2.1.3 變壓器容量的計算4</p><p>　　2.2 晶閘管元件的選擇5</p><p>　　2.3 晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計算5</p><p>　　2.4 平波電抗器的計算7</p><p>　　3 觸發(fā)電路的選擇與校驗8&l

7、t;/p><p>　　4 控制電路的計算9</p><p>　　4.1 給定電源和給定環(huán)節(jié)的設(shè)計9</p><p>　　4.2 轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)和電流檢測環(huán)節(jié)的設(shè)計與計算、調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)設(shè)計9</p><p>　　5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計10</p><p>　　5.1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計10</p&g

8、t;<p>　　5.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計11</p><p>　　6 系統(tǒng)的MATLAB仿真及數(shù)據(jù)分析12</p><p>　　6.1 開環(huán)仿真結(jié)果及分析12</p><p>　　6.2 單閉環(huán)仿真結(jié)果及分析13</p><p>　　6.3 轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)14</p><p><b&g

9、t;　　結(jié)束語17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　附錄19</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)的性能好，具有調(diào)速范圍廣、精度高、雙閉環(huán)調(diào)

10、速系統(tǒng)設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器，即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。本文對直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析，對直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理進(jìn)行一些說明，介紹了其主電路計算，參數(shù)選定，觸發(fā)電路的選擇與校驗，控制電路設(shè)計計算，以及雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計，而且利用MATLAB軟件中的simulink組件對直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真，根據(jù)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖, 分析了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的作用, 并通過對調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計, 得到轉(zhuǎn)速和電

11、流的仿真波形，并對得到的波形進(jìn)行分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、晶閘管、直流電動機、仿真</p><p><b>　　1 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p><b>　　1.1技術(shù)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　1）電樞回路總電阻??；總飛輪力矩。</p><

12、;p>　　2）其他未盡參數(shù)可參考教材第二章2.3.2節(jié)中“工程設(shè)計方法雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用”的“4.設(shè)計舉例”的有關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　3）要求：調(diào)速范圍，靜差率，穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量，電流脈動系數(shù)，起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速退飽和和超調(diào)量。</p><p>　　4）要求系統(tǒng)具有過電流、過電壓、過載和斷相保護(hù)。</p><p>　　5）要求觸發(fā)脈沖

13、有鼓掌封鎖能力。</p><p>　　6）要求對拖動系統(tǒng)的設(shè)置給定積分器。</p><p>　　1.2調(diào)速方案的選擇</p><p>　　調(diào)速選澤包括以下幾種：直流電動機的選擇、電動機供電方案的選擇、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇、確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)原理框圖及仿真圖。</p><p>　　1.2.1 直流電動機的選擇</p><p

14、>　　根據(jù)小組的安排，第7組我們組分的是第七臺機架連軋機，此機架連軋的電動機的型號是Z2-62，其個數(shù)據(jù)為表1</p><p><b>　　表1 電機參數(shù)表</b></p><p>　　1.2.2 電動機供電方案的選擇</p><p>　　三相全控橋式整流器電路采用共陰極接法的三相半波和共陽極接法的三相半波的串聯(lián)組合，由于共陰極組在正半周

15、導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是正向電流；共陽極組在負(fù)半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是反向電流，因此變壓器繞組中沒有直流磁通，且每相繞組正負(fù)半周都有電流流過，提高了變壓器的利用率，且直流側(cè)脈動較小，元件利用率較好，無直流磁化同時波形畸變較小，故選擇三相全控橋式整流電路可用來給直流電機供電。</p><p>　　1.2.3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇</p><p>　　工業(yè)上，為了提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，充分利用晶閘管元

16、件及電動機的過載能力，要求實現(xiàn)理想啟動，即要求在啟動過程中，是啟動電流一直保持最大允許值，此時電動機以最大轉(zhuǎn)矩啟動，轉(zhuǎn)速迅速以直線規(guī)律上升，以縮短啟動時間；啟動結(jié)束后，電流從最大值迅速下降為負(fù)載電流值且保持不變，轉(zhuǎn)速維持給定轉(zhuǎn)速不變。又因調(diào)速精度要求較高，故采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。啟動時，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動電流一直保持最大允許值，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要

17、作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定器的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)電動機的電樞電流以平衡負(fù)載電流。</p><p>　　1.2.4 直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，可以近似在電機最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行，

18、此時起動電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長的，這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(lián)接，這樣就可以實現(xiàn)在起動過程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動態(tài)性能。</p><p&g

19、t;　　圖1.1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　2 主電路的計算</b></p><p>　　2.1 整流變壓器的計算</p><p>　　2.1.1 整流變壓器二次側(cè)電壓計算</p><p>　　整流變壓器二次側(cè)電壓計算公式：</p><p><b>　　+(2-1)

20、</b></p><p>　　查表知，三相全控橋式整流電壓的計算系數(shù),電網(wǎng)電壓波動系數(shù)b=0.90~1.05，查表知α角，考慮10°裕量，故cosαmin=0.985,由電機參數(shù)可知UN=230V,代入公式計算出U2</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　當(dāng)U2=120V時,變比K===1.8

21、3 （2-3）</p><p>　　2.1.2 一次、二次側(cè)電流計算</p><p>　　一次側(cè)電流：考慮變壓器自身的勵磁電流時，應(yīng)乘以1.05左右的系數(shù)，查表知，一次相電流計算系數(shù)=0.816，由電機參數(shù)可知=47.8A,代入公式計算出</p><p>　　. (2-4)</p><p>

22、　　=1.05*0.816*47.8/1.83=22.38(2-5)</p><p>　　二次側(cè)電流： 查表知，二次相電流計算系數(shù)=0.816，一般取整流器額定直流電流，由電機參數(shù)知=47.8A,代入公式I2 =，得</p><p>　　=0.816*47.8=39.00A (2-6)</p><p>　　2.1

23、.3 變壓器容量的計算</p><p>　　變壓器一次、二次繞組相數(shù)</p><p><b>　　一次容量 ：</b></p><p><b>　　(2-7）</b></p><p><b>　　二次容量：</b></p><p><b>　　

24、(2-8）</b></p><p><b>　　平均電容：</b></p><p><b>　　(2-9)</b></p><p>　　2.2 晶閘管元件的選擇</p><p>　　晶閘管的選擇主要是根據(jù)整流器的運行條件，計算晶閘管電壓、電流值，選出晶閘管的型號規(guī)格，在工頻整流裝置中一般

25、選擇KP型普通晶閘管，其主要參數(shù)為額定電壓、額定電流值。</p><p>　　(1)額定電壓UTN的選擇，應(yīng)考慮下列因素。</p><p>　　a 分析電路運行時晶閘管可能承受的最大電壓值。</p><p>　　b 考慮實際情況，系統(tǒng)應(yīng)留有足夠的裕量，通常可考慮2~3倍的安全裕量，按下列公式計算，即</p><p><b>　　(2

26、-10)</b></p><p>　　查表知，晶閘管的電壓計算系數(shù)KUT = 2.45。</p><p>　　(2)額定電流IT(AV)的選擇，晶閘管是一種過載能力較小的元件，選擇額定電流時，應(yīng)留有足夠的裕量，通?？紤]選擇1.5~2倍的安全裕量。按下列公式計算，即</p><p>　　（1.5~2）*0.367*47.8=26.31~35.091A (

27、2-11)</p><p>　　參考電力電子技術(shù)可知應(yīng)選擇型號為KK50-6的晶閘管</p><p>　　2.3 晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計算</p><p>　　晶閘管有換相方便，無噪音的優(yōu)點。設(shè)計晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過電壓、過電流保護(hù)措施。正確的保護(hù)是晶閘管裝置能否可靠地正常運行的關(guān)鍵。</p>&l

28、t;p>　　(1) 晶閘管關(guān)斷過壓保護(hù)晶閘管關(guān)斷過電壓：由于晶閘管關(guān)斷引起的過電壓稱為關(guān)斷過電壓，數(shù)值可達(dá)工作電壓峰值的5~6倍，所以必須采取保護(hù)措施，最常用的方法是在晶閘管兩端并接電容C，利用電容兩端電壓瞬時不能突變的特性，吸收尖峰過電壓，把它限制在允許的范圍內(nèi)，實用時，在電容電路中串接電阻R，這種電路稱為過電壓阻容吸收電路。電容耐壓一般選晶閘管的1.1~1.5倍。</p><p><b>　　

29、(2-12)</b></p><p>　　可取800V。由下表可根據(jù)晶閘管的額定電流選擇電阻和電容值：</p><p>　　表2 阻容保護(hù)的原件參數(shù)</p><p>　　由晶閘管的額定電流可選：C=0.2μF，R=40Ω</p><p>　?。?）直流側(cè)過電壓保護(hù) 直流側(cè)過電壓保護(hù)可以用阻容或壓敏電阻保護(hù)，但采用阻容保護(hù)容易影響

30、系統(tǒng)的快速性，并造成di/dt加大，一般只用壓敏電阻作過壓保護(hù)。</p><p><b>　　壓敏電阻的標(biāo)稱電壓</b></p><p>　　2*2.34U2=2*2.34*120=561.6V (2-13)</p><p>　?。?）非線性電阻保護(hù)</p><p>　　非線性電阻保

31、護(hù)方式主要硒堆和壓敏電阻的過電壓保護(hù)。壓敏電阻采用由金屬氧化物（如氧化鋅、氧化鉍）燒結(jié)制成的非線性壓敏元件作為過電壓保護(hù)，其主要優(yōu)點在于：壓敏電阻具有正反向相同的陡峭的伏安特性，在正常工作時只有很微弱的電流（1mA以下）通過元件，而一旦出現(xiàn)過電壓時電壓，壓敏電阻可通過高達(dá)數(shù)千安的放電電流，將電壓抑制在允許的范圍內(nèi)，具有損耗低，體積小，對過電壓反映快等優(yōu)點。因此，是一種較好的過電壓保護(hù)元件。</p><p><

32、;b>　　壓敏電阻的標(biāo)稱電壓</b></p><p>　　式中U----壓敏電阻兩端正常工作電壓有效值（V）。U—壓敏電阻兩端正常工作電壓有效值，變壓器二次側(cè)的線電壓有效值，通流量應(yīng)按照大于實際可能產(chǎn)生的浪涌電流選擇，一般取5kA以上。</p><p>　　殘壓值的選擇是由被保護(hù)器件的耐壓決定，應(yīng)使晶閘管在通過浪涌電流時，殘壓抑制在晶閘管額定電壓以下，并留有一定裕量。&l

33、t;/p><p>　　（4)過電流保護(hù) </p><p>　　過電流保護(hù)，包括交流側(cè)快速熔斷器的選擇， 與元器件串聯(lián)的快速熔斷器的選擇，直流側(cè)快速熔斷器的選擇。</p><p>　　快速熔斷器是最簡單有效的過電流保護(hù)器件，與普通熔斷器相比，具有快速熔斷的特性，在發(fā)生短路后，熔斷時間小于20毫秒，能保證在晶閘管損壞之前自身熔斷，避免過電流損壞晶閘管。如圖2.3.1<

34、;/p><p>　　圖2.3.1 快速熔斷器的安裝方式</p><p>　　2.4 平波電抗器的計算</p><p>　　晶閘管整流器的輸出直流電壓是脈動的，為了限制整流電流的脈動、保持電流連續(xù)，常在整流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器，稱作平波電抗器。</p><p><b>　　電動機電樞電感</b></p>

35、;<p>　　*1000=8*230*1000/(2*1*1450*47.8)=13.27mH (2-14)</p><p>　　對于快速無補償電動機取8，磁極對數(shù)p=1。</p><p><b>　　變壓器電感</b></p><p><b>　　(2-15)</b></p><p>

36、;<b>　　式中=0.05。</b></p><p><b>　　平波電抗器的選擇。</b></p><p><b>　　維持電流連續(xù)時的為</b></p><p><b>　　(2-16)</b></p><p>　　=0.693*120/(0.05*

37、47.8)-(2*0.49+13.27)=34.79-14.25=20.54mH (2-17) </p><p><b>　　式中，。</b></p><p>　　限制電流的脈動系數(shù)=5%時，</p><p>　　

38、=1.045*120/(0.05*47.8)-14.25=52.47-14.25=38.22mH (2-18) </p><p>　　取兩者中較大的，故選用平波電抗器的電感為38.22mH時，電流連續(xù)和脈動要求能同時滿足。</p><p>　　3 觸發(fā)電路的選擇與校驗</p><p>　　觸發(fā)電路可選

39、擇鋸齒波同步觸發(fā)電路，也可選擇KC系列集成觸發(fā)電路。此系統(tǒng)選擇集成觸發(fā)電路，其優(yōu)點是體積小，功耗低，調(diào)試方便，性能穩(wěn)定可靠。其缺點是移相范圍小于180°，為保證觸發(fā)脈沖對稱度，要求交流電網(wǎng)波形畸變率小于5%。適用范圍：廣泛應(yīng)用于各種晶閘管裝置中。 選用集成電路MC787組成的三相觸發(fā)電路，該集成塊由同步過零、鋸齒波形成電路、比較電路、抗干擾鎖定電路、調(diào)制脈沖發(fā)生器、脈沖形成電路、脈沖分配及驅(qū)動電路組成。圖3.1.1的

40、三相觸發(fā)電路原理接線圖，可作為觸發(fā)三相全控橋或三相交流調(diào)壓晶閘管電路。其中三相電壓的零線和電源共地，同步電壓經(jīng)RC組成的T形網(wǎng)絡(luò)濾波分壓，并產(chǎn)生30°相移，經(jīng)電容耦合電路取得同步信號，電路輸出端采用等值電阻進(jìn)行1/2分壓，以保證對稱。</p><p>　　圖3.1.1MC787組成的三相觸發(fā)電路原理接線圖</p><p><b>　　控制電路的計算</b>&

41、lt;/p><p>　　4.1 給定電源和給定環(huán)節(jié)的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)電路要求，選用穩(wěn)壓管、晶閘管、集成穩(wěn)壓管等組成，本設(shè)計采用集成穩(wěn)壓管的可調(diào)輸出電路。由于放大器輸出電壓和輸出電壓極性相反，而觸發(fā)器的移相控制電壓VC又為正電壓，故給定電壓UG就為負(fù)電壓，而一切反饋均取正值，為此給定電壓與觸發(fā)器共用一個15V的電源，用一個2.2KΩ,1W電位器引出給定電壓。</p>

42、<p>　　4.2 轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)和電流檢測環(huán)節(jié)的設(shè)計與計算、調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)設(shè)計</p><p>　?。?）測速發(fā)電機的選擇 有電機參數(shù)可知選用的直流測速發(fā)電機的參數(shù)有:額定電壓ETG=40V, nTG=2000r/min 負(fù)載電阻RTG=2KΩ的電位器。由于主電動機的額定轉(zhuǎn)速為1450r/min ,因此，測速發(fā)電機發(fā)出最高電壓為29V，給定電源10V,只要適當(dāng)取反饋系數(shù)α，即可滿足系統(tǒng)要求。<

43、;/p><p>　?。?）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié) 設(shè)轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)：Ton=0.01s,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)</p><p>　　α=Un/nN=10/1450=0.01V?min/r (4-1)</p><p>　　（3）電流負(fù)反饋環(huán)節(jié) 設(shè)電流反饋濾波時間常數(shù)：Toi=0.02s,則電流反饋系數(shù) β=0.05V/A=10V/1.5=0.1

44、4V/A (4-2)</p><p>　　(4)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù) </p><p>　　電動機電動勢常數(shù) ： (4-3)</p><p>　　(5)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)速降：</p><p>　　△nN===7.63r/min (4-4)&

45、lt;/p><p>　　5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計</p><p>　　5.1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計</p><p>　?。?）確定時間常數(shù)在三相橋式全控電路有：已知，，所以電流環(huán)小時間常數(shù)：</p><p>　　=0.0017+0.002=0.0037S。 (5-1)</p>

46、<p>　?。?）選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　因為電流超調(diào)量，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，故可用PI型電流調(diào)節(jié)器 電流調(diào)機器的比例系數(shù) (5-2)</p><p>　　電流調(diào)

47、節(jié)器的超前時間系數(shù) </p><p>　　電流調(diào)機器的比例系數(shù) （3）電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計算：</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)==0.03s，又因為設(shè)計要求電流超調(diào)量，查得有=0.5</p><p>　　==(5-3) </p><p>　　電樞回路總電阻R=2=

48、1.8Ω，所以ACR的比例系數(shù)</p><p>　　(5-4) </p><p><b>　?。?）校驗近似條件</b></p><p>　　電流環(huán)截止頻率:==135.1(5-5) </p><p>　　晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件： </p&

49、gt;<p>　　>(5-6) </p><p>　　滿足條件。忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響條件：(5-7)</p><p><b>　　因此滿足條件。</b></p><p>　　電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：</p><p><b>　

50、　(5-8) </b></p><p><b>　　滿足條件。</b></p><p><b>　　其結(jié)構(gòu)圖如下所示：</b></p><p>　　圖5.1.1 電流調(diào)節(jié)器</p><p>　　5.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計</p><p>　　（1） 確定時間常數(shù)

51、：有則</p><p><b>　　(5-9)</b></p><p>　　已知轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時間常數(shù)=0.01s，故轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常 (5-10)</p><p>　?。?）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)：按設(shè)計要求，選用PI調(diào)節(jié)器 </p><p><b>　　(5-11)</b></p>

52、<p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)</p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)</p><p>　?。?）計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：</p><p>　　按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=5,則ASR的超前時間常數(shù)為：(5-12)</p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 </p><p><b

53、>　　(5-13)</b></p><p>　　ASR的比例系數(shù)為：</p><p><b>　　(5-14)</b></p><p><b>　　（4）檢驗近似條件</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為</b></p><

54、p><b>　　5-15)</b></p><p>　　電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為</p><p>　　(5-16) </p><p><b>　　滿足條件。</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為</p><p><b>　　(5

55、-17）</b></p><p><b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　系統(tǒng)的MATLAB仿真及數(shù)據(jù)分析</p><p>　　6.1 開環(huán)仿真結(jié)果及分析</p><p>　　根據(jù)設(shè)計的要求搭建物理模型，以下是本設(shè)計所需要的模型，從原理結(jié)構(gòu)圖可知，該系統(tǒng)由給定環(huán)節(jié)、脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平

56、波電抗器、直流電動機部分等組成，電機兩端所加的電壓為230v，根據(jù)所給的參數(shù)數(shù)據(jù)可知平波電抗器的大小為12.6mH,利用仿真模型仿真找到合適的的值，經(jīng)仿真找到的范圍為55v200v。</p><p>　　圖6.1.1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　圖6.1.2開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真輸出</p><p>　　圖6.1.2分析：速度不穩(wěn)定，超調(diào)較

57、大。</p><p>　　6.2 單閉環(huán)仿真結(jié)果及分析</p><p>　　對于單閉環(huán)來說，從原理結(jié)構(gòu)圖可知，該系統(tǒng)由給定環(huán)節(jié)、速度調(diào)節(jié)器、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機、速度反饋環(huán)節(jié)部分等組成。仿真是為了與雙閉環(huán)進(jìn)行比較，看哪個快速性好，對負(fù)載的擾動，單閉環(huán)的給定值是151rad/s，電機電阻0.9，限幅是[ 145-0]，按照所給的值進(jìn)行仿真。如圖</p&g

58、t;<p>　　圖6.2.1單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　圖6.2.2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真輸出</p><p>　　6.3 轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、ASR、ACR、限幅器、偏置電路、反相器、電流反饋環(huán)、速度反饋環(huán)等，當(dāng)建模和參數(shù)設(shè)置完成后，即可開始進(jìn)行仿真。</

59、p><p>　　在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR的作用是對轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)是無靜差，其輸出限幅決定允許的最大電流。ACR的作用是電流跟隨，過流自動保護(hù)和及時抑制電壓的波動。通過仿真可知：啟動時，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動電流保持最大，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定電壓的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨電流外環(huán)調(diào)節(jié)電機的電樞電流以平衡負(fù)載電流

60、。</p><p>　　圖6.3.1轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　圖6.3.2 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真輸出</p><p>　　起動過程的第一階段是電流上升階段，突加給定電壓，ASR 的輸人很大，其輸出很快達(dá)到限幅值，電流也很快上升，接近其最大值。第二階段，ASR 飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定作用下的電流調(diào)

61、節(jié)系統(tǒng)，電流基本上保持不變，拖動系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線性增長。第三階段，轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后，ASR 的給定與反饋電壓平衡，輸人偏差為零，但是由于積分的作用，其輸出還很大，所以出現(xiàn)超調(diào)之后，ASR 輸人端出現(xiàn)負(fù)偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，進(jìn)入線性調(diào)節(jié)階段，使轉(zhuǎn)速保持恒定。實際仿真結(jié)果基本上反映了這一點。</p><p><b>　　雙閉環(huán)仿真結(jié)果：</b></p><p>　

62、　電流仿真值為47.8A 最大電流為仿真值是151rad/s。</p><p>　　通過圖6.3.2所示的MATLAB仿真結(jié)果可以看出系統(tǒng)運行穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量≤5%,控制效果比較理想。從仿真結(jié)果可以看出，它非常接近于理論分析的波形。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　課程設(shè)計是對自己所學(xué)專業(yè)知識的一種檢

63、驗。通過這次課程設(shè)計，我基本上掌握了直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計。具體的說，第一，了解了調(diào)速的發(fā)展史的同時，進(jìn)一步了解了交流調(diào)速系統(tǒng)所蘊涵的發(fā)展?jié)摿?，掌握了這一方面未來的發(fā)展動態(tài)；第二，了解了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基本組成以及其靜態(tài)、動態(tài)特性；第三，基本掌握了ASR、ACR（速度、電流調(diào)節(jié)器）為了滿足系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)在結(jié)構(gòu)上的選取，包括其參數(shù)的計算；第四，運用MATLAB仿真系統(tǒng)對所建立的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行的仿真，與此同時，進(jìn)一步熟悉

64、了MATLAB的相關(guān)功能，掌握了其使用方法。</p><p>　　當(dāng)然也有很多不足，好多東西自己想不到，捉摸不到，自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，這樣我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，是一種成長的過程，讓我加深了對一些知識的理解，在以后的生活和工作中，我會更加努力的去學(xué)習(xí)，提升自己。</p><p>　　總之，在設(shè)計過程中，我不僅學(xué)到了以前從未接觸過的新知識，而且學(xué)會了獨立的去發(fā)現(xiàn)，面對，分析，解

65、決新問題的能力，不僅學(xué)到了知識，又鍛煉了自己的能力，使我受益非淺，此次的電氣傳動系統(tǒng)課程設(shè)計是我和同學(xué)、老師共同努力的結(jié)果，讓我明白了合作的重要性，感謝在設(shè)計中提供幫助的老師和同學(xué)們。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)［Ｍ］上海：上海工業(yè)大學(xué)出版社.1991。</p><p>

66、;　　[2] 黃忠霖.控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真［Ｍ］北京：國防工業(yè)出版社，2001。[3] 周淵深.電力電子技術(shù)與MATLAB仿真 ［Ｍ］北京:中國電力出版社，2007。</p><p>　　[4] 王兆安、劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)［Ｍ］西安: 機械工業(yè)出版社，2009。</p><p>　　[5] 周淵深.交直流調(diào)速與MATLAB仿真［Ｍ］北京：中國電力出版社，2010</p&g

67、t;<p>　　[6]李博涵,基于MATLAB 的系統(tǒng)分析與設(shè)計[M].天津大學(xué)出版社,2010.</p><p>　　[7]胡壽松,自動控制原理(第4版)[M].工業(yè)出版社,2010.</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　雙閉環(huán)ASR仿真結(jié)果圖</p><p>　　雙閉環(huán)ACR仿