自動控制系統(tǒng)課設ppt

自動控制系統(tǒng)課程設計

—雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)指導老師：小組成員：

目錄一二三四直流拖動控制系統(tǒng)總體設計

變流器主電路參數(shù)計算和保護環(huán)節(jié)設計調速系統(tǒng)控制單元的確定和調整調速系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)的工程設計系統(tǒng)仿真一、直流拖動控制系統(tǒng)總體設計直流調速系統(tǒng)拖動方案的確定直流調速系統(tǒng)控制方案的確定直流調速系統(tǒng)拖動方案的確定直流調速系統(tǒng)控制方案的確定1.直流調速系統(tǒng)拖動方案的確定●拖動方案的確定，實質上就是晶閘管變流裝置主電路的接線方式和直流電動機的選擇兩個問題●直流電動機數(shù)據(jù)已給定，我們所要確定的就是晶閘管變流裝置主電路的接線方式，由圖一，綜合考慮經(jīng)濟性和對系統(tǒng)的要求，我們選用了單相半控橋式整流電路●由于調節(jié)電樞電壓可以實現(xiàn)無極調速，直流電動機的調速方式我們選擇調節(jié)電樞供電電壓2、直流調速系統(tǒng)控制方案的確定◆根據(jù)設計任務書中所提出的穩(wěn)態(tài)調速指標要求，確定采用閉環(huán)控制◆設計任務書中對系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能指標有較嚴格的要求，而對減速調節(jié)和停車制動要求不高，因此，我們采用了典型的轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)二、變流器主電路參數(shù)計算和保護環(huán)節(jié)設計一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)供電電壓是不一致的，同時要求晶閘管主電路與電網(wǎng)隔離，因此，需配置整流變壓器整流變壓器參數(shù)的計算，首先根據(jù)整流電路型式和負載所要求的整流電壓和整流電流計算二次側電壓、二次側電流、和一次側電流，從而確定變壓器一二次容量和平均計算容量，最后根據(jù)上述數(shù)據(jù)選用變壓器或自行設計1、整流變壓器額定參數(shù)的計算2、主電路器件的計算與選擇▲根據(jù)指導書中計算整流元件的額定電壓和額定電流，在考慮安全余量的情況下，經(jīng)過查閱資料，我們選用了普通晶閘管KP2003、主電路保護環(huán)節(jié)的設計與計算過電壓保護方面，交流側采用阻容保護，直流側采用了阻容保護和硒堆保護，其中硒堆保護硒片數(shù)n=7,硒片面積用40*40mm2,晶閘管保護采用元件換相保護過電流保護方面采用串聯(lián)快速熔斷器電壓和電流上升率的限制方面采用串聯(lián)空心電抗器為了使電流連續(xù)、限制電流脈動，我們采用在直流側串聯(lián)帶空氣隙的鐵芯電抗器三、調速系統(tǒng)控制單元的確定和調整1、檢測環(huán)節(jié)■由于直流測速發(fā)電機無需另設整流裝置，且無剩余電壓，故轉速檢測我們采用了直流測速發(fā)電機ZFC121，■由于交流互感器檢測方式線路簡單、經(jīng)濟、隔離性好，所以電流檢測我們采用了交流互感器LMZJ1-0.52、調節(jié)器的選擇與調整為了實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時無靜差，ASR和ACR都才有用了帶積分環(huán)節(jié)的PI調節(jié)器PI調節(jié)器由5G24組成，其中VD3、VD4和電位器RP1、RP2組成鉗位反饋限幅電路，反饋回路接入R1、C1，構成PI調節(jié)器調節(jié)器限幅采用了外限幅和內限幅相結合的方法為了防止系統(tǒng)停車期間，由于干擾信號的作用使電機出現(xiàn)轉動，采用了調節(jié)器鎖零給定積分器采用指導書中的電路，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時給定積分器的輸出信號與輸入信號大小相等觸發(fā)電路由單結晶體管BT33F構成調節(jié)器線路如下所示調速系統(tǒng)中，為了保護電氣設備和機械設備的安全，須限制電動機的最大電流最大電壓以及晶閘管變流裝置的αmin和βmin角等，一般要求對調節(jié)器輸出限幅。本電路采取內限幅，電路圖如圖所示：

調節(jié)器限幅

由于PI調節(jié)器的積分作用，在調速系統(tǒng)停車期間，調節(jié)器會可能因輸入干擾信號而使電動機爬行，這是不允許的，因此，在沒有給出電動機啟動指令之前，必須將其鎖零。鎖零電路原理圖

鎖零電路中電平檢測電路

圖1雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)原理圖四、調速系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)的工程設計與仿真++-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd++-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU*iLMMUPE圖1雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)原理圖-IdLUd0Un+--+-UiACR1/RTls+1RTmsU*iUcKsTss+1Id1Ce+E

T0is+11

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T0ns+1U*nn圖2雙閉環(huán)調速系統(tǒng)結構框圖Ud0(s)+-Ui(s)ACR1/RTls+1U*i(s)Uc

(s)KsTss+1Id

(s)

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T0is+1圖3忽略反電動勢動態(tài)影響的電流環(huán)動態(tài)結構圖1、電流調節(jié)器的設計電流環(huán)的控制對象是雙慣性的，為了保持電樞電流在動態(tài)過程中不超過允許值，要校正成典型I型系統(tǒng)，采用PI調節(jié)器2、轉速調節(jié)器的設計n

(s)+-Un

(s)ASRCeTmsRU*n(s)Id

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T0ns+1U*n(s)+-IdL

(s)圖3、用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)的轉速環(huán)的動態(tài)結構圖由于典型II型系統(tǒng)具有較好的抗擾性能，同時系統(tǒng)的非線性作用會使超調量大大降低，因此轉速環(huán)按典型II系統(tǒng)進行設計，同樣采用PI調節(jié)器3、系統(tǒng)仿真圖4，雙閉