帶電流截至負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)方案

1、.電力拖動控制技術(shù)課程設(shè)計說明書題目：帶電流截止負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真學(xué)院：信息與控制工程學(xué)院專業(yè)：自動化班級：3班學(xué)生姓名 :王錫華學(xué)號 指導(dǎo)教師 :管豐年2016年6月20日學(xué)習(xí)好幫手.目錄摘 要 . .11已知條件及控制對象的基本參數(shù) . .22設(shè)計要求 . .23設(shè)計任務(wù) . .24原理 . .25閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算 . .36仿真 . .57課程設(shè)計體會 . .11參考文獻 . .12學(xué)習(xí)好幫手.摘 要帶電流截止負反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的在對調(diào)速精度要求不高的，大功率容量的電機中的應(yīng)用是非常廣泛的，它具有控制簡單方便，調(diào)速性能較好， 設(shè)備成本低等的優(yōu)點。本次設(shè)計是基于對

2、組成調(diào)速系統(tǒng)的兩個主要部分：主電路，包括主回路方案的確定、 元器件的參數(shù)計算和選型、 觸發(fā)電路和保護環(huán)節(jié)；控制電路， 包括轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)節(jié)的參數(shù)計算、 電流截止負反饋環(huán)節(jié)的參數(shù)計算，電流檢測環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)器的設(shè)計的分析、 參數(shù)計算和設(shè)計， 并且用仿真波形通過 MATLAB來進行調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞：直流電機電流截止負反饋主電路控制電路學(xué)習(xí)好幫手.1 已知條件及控制對象的基本參數(shù)1) 電動機：額定數(shù)據(jù)為10kv ，220v,52A， 1460r/min ，電樞電阻RS=0.5,22飛輪力矩 GD=10N.m。2) 晶閘管裝置：三相橋式可控整流電路，整流變壓器Y/Y 聯(lián)結(jié)，二次線電壓E2t =230

3、v, 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ks=40。3)V-M 系統(tǒng)主電路總電阻R=1。4) 測速發(fā)電機：永磁式， ZYS231/110 型；額定數(shù)據(jù)為 23.1w， 110v， 0.18A，1800r/min 。5) 系統(tǒng)靜動態(tài)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無靜差，調(diào)速指標(biāo) D=10，s56) 電流截止負反饋環(huán)節(jié)：要求加入合適的電流截止負反饋環(huán)節(jié)，使電動機的最大電流限制（ 1.5-2 ）I N。2 設(shè)計要求（ 1）分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理（ 2）電流截止環(huán)節(jié)設(shè)計、設(shè)計反饋系數(shù)。（ 3）利用 MATLAB繪制系統(tǒng)的仿真模型并對模塊參數(shù)進行設(shè)置（ 4）對該調(diào)速系統(tǒng)進行仿真，并觀察電動機在全壓啟動和啟動后加額定負載時電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩

4、和電流的變化情況。3 設(shè)計任務(wù)1) 根據(jù)題目要求，分析論證確定系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖；2) 對轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行穩(wěn)態(tài)分析及參數(shù)設(shè)計計算；3) 應(yīng)用 MATLAB軟件對轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行仿真；4) 加入電流截止負反饋環(huán)節(jié)；5) 應(yīng)用 MATLAB軟件對帶電流截至負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行仿真，完善系統(tǒng)。4 原理1）閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)組成原理學(xué)習(xí)好幫手.與電動機同軸安裝一個測速發(fā)電機，從而產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的負反饋電壓*Un，與給定電壓 Un 相比較后，得到轉(zhuǎn)速偏差電壓，經(jīng)過放大器 A, 產(chǎn)生電力電子變換器 UPE所需的控制電壓 Uc ，用以控制電動機的轉(zhuǎn)速。 PI 調(diào)

5、節(jié)器作用是使系統(tǒng)無靜差電流截止負反饋的作用是在電動機發(fā)生超載或堵轉(zhuǎn)的時候電流截止負反饋和給定信號相比較抵消。使電動機處于停止運行狀態(tài)，以保護電機。5 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算1）額定負載時的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為: 7.68r/min2）閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)有的開環(huán)放大系數(shù)：計算電動機的電動勢系數(shù)：CeU N I N Ra 220 520.5V min/ r 0.1329V min/ rnN1460閉環(huán)系統(tǒng)額定速降為： 391.27r/minnopI N R52 1391.27 r / minC er / min0.1329閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為： 49.9Knop1391.2749.9ncl17.68學(xué)

6、習(xí)好幫手.3）計算轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)測速發(fā)電機的電動勢：C etg110V0.0611V min/ r1800r/min轉(zhuǎn)速反饋電壓： 16.05 V （ = C取 0.18 ）2 etg2轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為： 0.010998 V.min/r4) 計算運算放大器的放大系數(shù)和參數(shù)運算放大器放大系數(shù) Kp 為: 12.27運算放大器型號： R0 =40K ，R1=490.8 K 5) 判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性計算：電樞回路的總電感為 17.70mHL0.693U 2I dminU 2U 2l230 V 132.8V33系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)：電磁時間常數(shù) Tl :0.018S機電時間常數(shù) Tm:

7、0.158SGD 2R101Tm0.158s375C eC m3750.1329300.1329晶閘管裝置的滯后時間常數(shù)Ts:0.00167STm (Tl Ts ) Ts20.158(0.0176980.00167) 0.001672K0.0176980.00167103.63Tl Ts計算出開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)滿足的穩(wěn)定條件為K103.48 ，又因為學(xué)習(xí)好幫手.K=40.6，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。6) PI 調(diào)節(jié)器設(shè)計原始系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)KW (s)Tms 1)(Tss 1)(TmTl s2原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)50W (s)(0.1377 s1)(0.0203s1)(0.00167 s1)參數(shù)計算

8、1117.26s 1T10.1377 s21149.25s 1T20.0203s311600 s 1T30.00167 sWc2=119.82s -1L 1=31.5dBK pi =0.3265 =0.4227PI 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 W pi (s)= (0.13799s+1) 0.42s6 仿真1）單閉環(huán)直流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖觀看示波器的波形學(xué)習(xí)好幫手.學(xué)習(xí)好幫手.2) 加入 PI 調(diào)節(jié)器后仿真，經(jīng)調(diào)整系數(shù)后仿真波形學(xué)習(xí)好幫手.3）加入電流截止負反饋后仿真波形學(xué)習(xí)好幫手.學(xué)習(xí)好幫手.4）加入負載后學(xué)習(xí)好幫手.7 課程設(shè)計體會本文主要對帶電流截止負反饋轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流電機的調(diào)速系統(tǒng)進行分析并在MAT

9、LAB/SIMULINK建立起仿真圖并進行仿真。 介紹了帶電流截止負反饋轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理 , 完成了轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點并建立其原理框圖和仿真圖。將建立的仿真圖在 MATLAB軟件里面仿真得出轉(zhuǎn)速與電流的波形。對波形進行分析調(diào)節(jié) PI 調(diào)節(jié)器的參數(shù)。本文具有很強的理論與實際意義。通過本次設(shè)計， 加強了我對 SIMULINK應(yīng)用知識的掌握， 鞏固了我的專業(yè)課知識，對理論知識有了進一步的理解， 使自己受益匪淺?？傊ㄟ^本次設(shè)計不僅進一步強化了專業(yè)知識，還掌握了設(shè)計系統(tǒng)的方法、 步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練， 是我們邁

10、向社會， 從事職業(yè)工作前一個必不少的過程 ”千里之行始于足下 ”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義 我今天認真的進行課程設(shè)計， 學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)好幫手.參考文獻1 王兆安，等 . 電. 力電子技術(shù) M. 北京 : 機械工業(yè)出版社 .2000.2 張廣溢，等 . 電機學(xué) M 。重慶 : 重慶大學(xué)出版社 .2002.3 王軍 . 自動控制原理 M 。重慶 : 重慶大學(xué)出版社 .2008.4 陳伯時 . 電力拖動自動控制系統(tǒng) ( 第 2版)M. 北京 : 機械工業(yè)出版社 .20055 陳伯時 . 電力拖動自動控制系統(tǒng)一一運動控制系統(tǒng) ( 第3版) 機械工業(yè)出版社6周淵深 . 交直流調(diào)速系統(tǒng)與Flat 1 ab仿真 M. 儼比京 : 中國電力出版社.2004.學(xué)習(xí)好幫手.指導(dǎo)教師評語：成績：指導(dǎo)教師簽字：年月日寧可累死在路上，也不能