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

1、電力拖動控制技術課程設計說明書題學目：帶電流截止負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真院:信息與控制工程學院專業(yè):自動化班級：3班學生姓名：王錫華學 號導教師：管豐年2016年6 月20日摘要 11已知條件及控制對象的基本參數(shù) 22設計要求 23設計任務 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課程設計體會 11參考文獻 12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 量的電機中的應用是非常廣泛的，它具有控制簡單方便，調(diào)速性能較好， 設備成 本低等的優(yōu)點。本次設計是基于對組成調(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

2、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)器的設計的分析、 參數(shù)計算和設計，并且用仿真波形通 過MATLAB進行調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)節(jié)。關鍵詞：直流電機 電流截止負反饋 主電路 控制電路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=0.5Q , 飛輪力矩GD=10N.m。2）晶閘管裝置：三相橋式可控整流電路，整流變壓器丫/Y聯(lián)結，二次線電壓E2t =230v,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=1Q。4）測速

3、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：穩(wěn)態(tài)無靜差，調(diào)速指標D=10, s < 56）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設計要求（1）分析系統(tǒng)結構、原理（2）電流截止環(huán)節(jié)設計、設計反饋系數(shù)。（3）利用MATLAB制系統(tǒng)的仿真模型并對模塊參數(shù)進行設置（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)矩和電流的變化情況。3設計任務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；

4、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)設計計算；3）應用MATLAB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）應用MATLA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U,與給定電壓U*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U，用以控制電動機的轉(zhuǎn)速。PI調(diào)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、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)速降應為：7.68r/min0（1-孑一1460x(X0510x(1-0.05)r/min = 7+68r/min2）閉環(huán)系統(tǒng)應有的開環(huán)放大系數(shù)：計算電動機的電動勢系數(shù)：n/rCenN220 一52 °5V min/ r 21329V min/ r 1460閉環(huán)系統(tǒng)額定速降為：391.27r/minFopInR 52 1Cer / mi n = 391.27r/min0.1329閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為：49.91 一 39127 一1 =49£7.683) 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：n/r1

6、10VCetg0.0611V min/r1800r/mi n轉(zhuǎn)速反饋電壓：16.05 V ( a =a 2Cetg a 2取 0.18 )L； =;Cfxl460r min =0- 18X0- 0611X 1460V=16- 05V|轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為：0.010998 V.mi n/ra =0.180. 0611 V. min/r=0.01099S WmiD/r'4) 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)K)為：12.27運算放大器型號：F0=40KQ , R=490.8 K Q5) 判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性計算：電樞回路的總電感為17.70mHU2L 二 0.6932Id imin

7、U2 二字二"2 =132.8V <3G3132.SL=0693x=17-70系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時間常數(shù):電磁時間常數(shù)Ti：0.018ST =-=0.0n69S/7lfi=0-018s機電時間常數(shù)Tm0.158STmgd2r375CeCm10 1-0.158s375 0.13290.1329ji晶閘管裝置的滯后時間常數(shù)Ts：0.00167S,22, Tm(Ti Ts) Ts 0.158 (0.017698 0.00167) 0.00167 KTJs0.017698漢 0.00167計算出開環(huán)放大系數(shù)應滿足的穩(wěn)定條件為K< 103.48，又因為103.63K=40.6，所以系統(tǒng)

8、穩(wěn)定。6) PI調(diào)節(jié)器設計 原始系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)=K(TsS1)(TmTiS2TmS1)原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)W(s)二50(0.1377s 1)(0.0203s 1)(0.00167s 1)參數(shù)計算11T1 一0.1377s -_ 11_T2-0.0203s1 _111= 49.25s7.26s 二T30.00167s-600sJWC2=119.82sLi=31.5dBK pi =0.3265t =0.4227PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 Wpi(s)= (0.13799s+1)/ 0.42s6 仿真1)單閉環(huán)直流系統(tǒng)的結構圖觀看示波器的波形2）加入PI調(diào)節(jié)器后仿真，經(jīng)調(diào)整系數(shù)后仿真

9、波形QMTi+lTr-K-ef-e丨卜心T細吋"FeFiansieifl 1529T 'anjiei FT3）加入電流截止負反饋后仿真波形4）加入負載后Im總 offset: 07課程設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 MATLAB/SIMULIN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。通過本次設計，加強了我對S

10、IMULINK應用知識的掌握，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^本次設計不僅進一 步強化了專業(yè)知識，還掌握了設計系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學習打下了堅實的基礎。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練， 是我們邁向社會，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計，學會腳踏實地邁開 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。參考文獻1王兆安，等也力電子技術M.北京：機械工業(yè)出版社.2000.2張廣溢，等.電機學M。重慶:重慶大學出版社.2002.3王軍.自動控制