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

1、 電力拖動控制技術(shù)課程設(shè)計說明書 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)

2、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,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)

3、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：穩(wěn)態(tài)無靜差，調(diào)速指標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）IN。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)

4、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)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

5、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)：0.1329V.min/r閉環(huán)系統(tǒng)額定速降為：391.27r/min閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為：49.93）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：0.0611V.min/r 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

6、 K5)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性計算：電樞回路的總電感為17.70mH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:0.158S晶閘管裝置的滯后時間常數(shù)Ts:0.00167S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)原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)參數(shù)計算 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

7、系數(shù)后仿真波形3）加入電流截止負反饋后仿真波形4）加入負載后 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MATLAB/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。總之，通過本次設(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)。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)