轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計

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1、課程設(shè)計說明書課程名稱：電力拖動自動控制系統(tǒng)設(shè)計題目：轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)院系：電子信息與電氣工程學(xué)院學(xué)生姓名：學(xué)號：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：摘要：本文介紹了基于工程設(shè)計對直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，根據(jù)直流調(diào)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理，利用晶閘管、二極管等器件設(shè)計了一個轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流晶閘管調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)中設(shè)置了電流檢測環(huán)節(jié)、電流調(diào)節(jié)器以及轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，構(gòu)成了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)，前者通過電流元件的反饋作用穩(wěn)定電流，后者通過轉(zhuǎn)速檢測元件的反饋作用保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差，從而使系統(tǒng)達到調(diào)節(jié)

2、電流和轉(zhuǎn)速的目的。關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；晶閘管；電流調(diào)節(jié)器；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；目錄1.引言12.設(shè)計內(nèi)容12.1設(shè)計思路：12.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成：22.3雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點33.方案實施43.1轉(zhuǎn)速給定電路設(shè)計43.2轉(zhuǎn)速檢測電路設(shè)計43.3電流檢測電路設(shè)計54主電路保護電路設(shè)計64．1過電壓保護設(shè)計64．2過電流保護設(shè)計75驅(qū)動電路的設(shè)計86控制電路設(shè)計107電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計117．1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計117．2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計138結(jié)論體會149參考文獻：14151.引言調(diào)速系統(tǒng)是當(dāng)今電力拖動自

3、動控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一中系統(tǒng)。目前對調(diào)速性能要求較高的各類生產(chǎn)機械大多采用直流傳動，簡稱為直流調(diào)速。早在20世紀(jì)40年代采用的是發(fā)電機－電動機系統(tǒng)，又稱放大機控制的發(fā)電機－電動機組系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在40年代廣泛應(yīng)用，但是它的缺點是占地大，效率低，運行費用昂貴，維護不方便等，特別是至少要包含兩臺與被調(diào)速電機容量相同的電機。為了克服這些缺點，50年代開始使用水銀整流器作為可控變流裝置。這種系統(tǒng)缺點也很明顯，主要是污染環(huán)境，危害人體健康。50年代末晶閘管出現(xiàn)，晶閘管變流技術(shù)日益成熟，使直流調(diào)速系統(tǒng)更加完善。

4、晶閘管－電動機調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今主要的直流調(diào)速系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于世界各國。近幾年，交流調(diào)速飛速發(fā)展，逐漸有趕超并代替直流調(diào)速的趨勢。直流調(diào)速理論基礎(chǔ)是經(jīng)典控制理論，而交流調(diào)速主要依靠現(xiàn)代控制理論。不過最近研制成功的直流調(diào)速器，具有和交流變頻器同等性能的高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、高智能化特點。同時直流電機的低速特性，大大優(yōu)于交流鼠籠式異步電機，為直流調(diào)速系統(tǒng)展現(xiàn)了無限前景。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對于運行性能要求很高的機床還存在著很多不足，快速性還不夠好。而基于電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜動態(tài)特性都很理想

5、。2.設(shè)計內(nèi)容2.1設(shè)計思路：帶轉(zhuǎn)速負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)，由于它能夠隨著負載的變化而相應(yīng)的改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降的變化，所以相對開環(huán)系統(tǒng)它能夠有效的減少穩(wěn)態(tài)速降。當(dāng)反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)使用帶比例放大器時，它依靠被調(diào)量的偏差進行控制的，因此是有靜差率的調(diào)速系統(tǒng)，而比例積分控制器可使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。15對電機啟動的沖擊電流以及電機堵轉(zhuǎn)時的堵轉(zhuǎn)電流，可以用附帶電流截止負反饋作限流保護，但這并不能控制電流的動態(tài)波形。按反饋的控制規(guī)律，采用某個物理量的負反饋就可以保持該基

6、本量基本不變，采用電流負反饋就應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。另外，在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，用一個調(diào)節(jié)器綜合多種信號，各參數(shù)間相互影響，難于進行調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)速。例如，在帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)中，同一調(diào)節(jié)器擔(dān)負著正常負載時的速度調(diào)節(jié)和過載時的電流調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器的動態(tài)參數(shù)無法保證兩種調(diào)節(jié)過程均具有良好的動態(tài)品質(zhì)。按照電機理想運行特性，應(yīng)該在啟動過程中只有電流負反饋，達到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只有轉(zhuǎn)速反饋，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性就在于當(dāng)負載電流小于最大電流時，轉(zhuǎn)速負反饋起主要作用，當(dāng)電流達到最大值時，電

7、流負反饋起主要作用，得到電流的自動保護。2.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成：a.系統(tǒng)電路原理圖圖2-1為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖。圖中兩個調(diào)節(jié)器ASR和ACR分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，二者串級連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)。兩個調(diào)節(jié)器輸出都帶有限幅，ASR的輸出限幅什Uim決定了電流調(diào)節(jié)器ACR的給定電壓最大值Uim，對就電機的最大電流；電流調(diào)節(jié)器ACR輸出限幅電壓Ucm限制了整流器輸出

8、最大電壓值，限最小觸發(fā)角α。b.系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖15圖2-2為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，由于電流檢測信號中常含有交流分量，須加低通濾波，其濾波時間常數(shù)Toi按需要選定。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號中的交流分量，但同時也給反饋信號帶來了延滯。為了平衡這一延滯作用，在給定信號通道中加入一個相同時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。其作用是：讓給定信號和反饋信號經(jīng)過同樣的延滯，使二者在時間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜?，從而帶來設(shè)計上的方便。由測速發(fā)電機得到的轉(zhuǎn)