文档介绍：目录
1 前言 2
2 总体方案设计 3
方案比较 3
方案论证 4
方案选择 4
设计要求 5
3单元模块设计 6
转速给定电路设计 6
转速检测电路设计 6
电流检测电路设计 7
整流及晶闸管保护电路设计 8
整流电路电路图 8
整流电路参数计算 8
10
控制电路设计 11
电流环的设计 13
转速环的设计 15
4 系统仿真 18
仿真图形 18
启动过程分析 19
动态性能分析 20
5 结论 22
6总结与体会 23
7感谢辞 24
8参考文献 25
1 前言
晶闸管—电动机调速系统(V—M系统)在20实际60年代开始逐步取代G—M系统而成为20世纪后30年中直流调速系统的主要形式。电源是静止装置,由电力电子AC/DC变换器供电。输出电压可调的电力电子AC/DC变换器最常见的就是大家所熟悉的晶闸管可控整流器,通过改变晶闸管的可控整流器的控制角α来改变可控整流器输出电压的极性和大小。双闭环(电流环、转速环)调速系统是一种当前应用广泛,经济,适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能,它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。在实际工作中,我们希望在电机最大电流限制的条件下,充分利用电机的允许过载能力,最好是在过度过程中始终保持电流(转矩)为允许最大值,使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动,到达稳定转速后,又让电流立即降下来,使转矩马上与负载相平衡,从而转入稳态运行。这时,启动电流成方波形,而转速是线性增长的。这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。在设计过程中,为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,需要设置两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级连接,即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置从闭环结构上看,电流调节环在里面,叫内环;转速环在外面,叫外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
设计好系统的结构图以及参数选择计算后,我们还通过用MATLAB来对所设计的系统进行仿真。通过对仿真图行的结果分析计算反过来又验证设计的正确性。
2 总体方案设计
方案比较
方案一:单闭环直流调速系统
单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。在电动机轴上装一台测速发电机,引出与转速成正比的电压Uf 与给定电压Ud 比较后,得偏差电压ΔU ,经放大器FD ,产生触发装置CF 的控制电压Uk ,用以控制电动机的转速,。
放大器
整流触发装置
负载
电压
电动机
速度检测
方案一原理框图
方案二:双闭环直流调速系统
该方案主要由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用,系统设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR。电流调节器ACR和电流检测反馈回路构成了电流环;转速调节器ASR和转速检测反馈回路构成转速环,称为双闭环调速系统。因转速换包围电流环,故称电流环为内环,转速环为外环。在电路中,ASR和ACR串联,即把ASR的输出当做ACR的输入,再由ACR得输出去控制晶闸管整流器的触发器。为了获得良好的静、动态性能,转速和电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的PI调节器,且转速和电流都采用负反馈闭环。。
电流检测
整流触发装置
ASR
ACR
负载
电压
电动机
速度检测
方案二原理框图
方案论证
方案一采用单闭环的速度反馈调节时整流电路的脉波数m = 2 ,3 ,6 ,12 , 其数目总是有限的,比直流电机每对极下换向片的数目要少得多。因此,除非主电路电感
L = ∞,否则晶闸管电动机系统的电流脉动总会带来各种影响,主要有:(1) 脉动电流产生脉动转矩,对生产机械不利; (2)脉动电流(斜波电流) 流入电源,对电网不利,同时也增加电机的发热。并且晶闸管整流电路的输出电压中除了直流分量外,还含有交流分量。把交流分量引到运算放大器输入端,不仅不起正常的调节作用,反而会产生干扰,严重时会造成放大器局部饱和,从而破坏系统的正常工作。
方案二采用双闭环转速电流调节方法,虽然相对成本较高,但保证了系统的可靠性能,保证了对生产工艺的要求的满足,既保证了