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

1、 電力拖動(dòng)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目：帶電流截止負(fù)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(dòng)化 班 級(jí)： 3班 學(xué)生姓名: 王錫華 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 管豐年 2016年 6 月 20 日目 錄摘 要11 已知條件及控制對(duì)象的基本參數(shù)22 設(shè)計(jì)要求23 設(shè)計(jì)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(jì)算36 仿真57 課程設(shè)計(jì)體會(huì)11參考文獻(xiàn)12摘 要 帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的在對(duì)調(diào)速精度要求不高的，大功率容量的電機(jī)中的應(yīng)用是非常廣泛的，它具有控制簡(jiǎn)單方便，調(diào)速性能較好，設(shè)備成本低等的優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)是基于對(duì)組成調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)主要部分：主電路

2、，包括主回路方案的確定、元器件的參數(shù)計(jì)算和選型、觸發(fā)電路和保護(hù)環(huán)節(jié)；控制電路，包括轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)的參數(shù)計(jì)算、電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的參數(shù)計(jì)算，電流檢測(cè)環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)的分析、參數(shù)計(jì)算和設(shè)計(jì)，并且用仿真波形通過(guò)MATLAB來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞：直流電機(jī) 電流截止負(fù)反饋 主電路 控制電路1 已知條件及控制對(duì)象的基本參數(shù)1)電動(dòng)機(jī)：額定數(shù)據(jù)為10kv，220v,52A，1460r/min，電樞電阻RS=0.5,飛輪力矩GD2=10N.m2。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=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=1

3、。4)測(cè)速發(fā)電機(jī)：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(dòng)態(tài)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，調(diào)速指標(biāo)D=10，s56)電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)：要求加入合適的電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)的最大電流限制（1.5-2）IN。2 設(shè)計(jì)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(jì)、設(shè)計(jì)反饋系數(shù)。（3）利用MATLAB繪制系統(tǒng)的仿真模型并對(duì)模塊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置（4）對(duì)該調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并觀察電動(dòng)機(jī)在全壓?jiǎn)?dòng)和啟動(dòng)后加額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和電流的變化情況。3 設(shè)計(jì)任務(wù)1) 根據(jù)題目要求，分析論證確定系統(tǒng)的組成，畫(huà)出系統(tǒng)組成的原理框圖；2) 對(duì)轉(zhuǎn)速

4、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析及參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算；3) 應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真；4) 加入電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)；5) 應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)帶電流截至負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)機(jī)同軸安裝一個(gè)測(cè)速發(fā)電機(jī)，從而產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)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(guò)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。PI調(diào)節(jié)器作用是使系統(tǒng)無(wú)靜差電流截止負(fù)反饋的作用是在電動(dòng)機(jī)發(fā)生超載或堵轉(zhuǎn)的時(shí)候電流截止負(fù)反饋和給定信號(hào)相比較抵消。使電動(dòng)機(jī)處于停止運(yùn)行狀態(tài)，以保護(hù)電機(jī)

5、。5 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算1）額定負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為: 7.68r/min2）閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)有的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)：閉環(huán)系統(tǒng)額定速降為：391.27r/min閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)為：49.93）計(jì)算轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù) 轉(zhuǎn)速反饋電壓：16.05 V（=2Cetg 2取0.18）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為：0.010998 V.min/r4) 計(jì)算運(yùn)算放大器的放大系數(shù)和參數(shù)運(yùn)算放大器放大系數(shù)Kp為: 12.27運(yùn)算放大器型號(hào)：R0=40K，R1=490.8 K5)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性計(jì)算：電樞回路的總電感為17.70mH系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)：電磁時(shí)間常數(shù)Tl:0.018S機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm:0.1

6、58S晶閘管裝置的滯后時(shí)間常數(shù)Ts:0.00167S計(jì)算出開(kāi)環(huán)放大系數(shù)應(yīng)滿足的穩(wěn)定條件為K103.48，又因?yàn)镵=40.6，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。6) PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)原始系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)原始閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)參數(shù)計(jì)算 Wc2=119.82s-1 L1=31.5dB Kpi=0.3265=0.4227PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 Wpi(s)= (0.13799s+1) 0.42s 6 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3）加入電流截止負(fù)反饋后仿真波形4）加入負(fù)載后 7 課程設(shè)計(jì)體會(huì)本文主要對(duì)帶電流截止負(fù)反饋轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行分析

7、并在MATLAB/SIMULINK建立起仿真圖并進(jìn)行仿真。介紹了帶電流截止負(fù)反饋轉(zhuǎn)速負(fù)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(diǎn)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(duì)波形進(jìn)行分析調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。本文具有很強(qiáng)的理論與實(shí)際意義。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)SIMULINK應(yīng)用知識(shí)的掌握，鞏固了我的專業(yè)課知識(shí)，對(duì)理論知識(shí)有了進(jìn)一步的理解，使自己受益匪淺?？傊ㄟ^(guò)本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專業(yè)知識(shí)，還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程”千里之行始于足下”，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開(kāi)這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 王兆安，等.電.力電子技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2000. 2 張廣溢，等.電機(jī)學(xué)M。重慶:重慶大學(xué)出版社.2002. 3 王軍.自動(dòng)控制原理M。重慶:重慶大學(xué)出版社.2008. 4 陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)(第2版)