長(zhǎng)沙理工大學(xué)帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-20 20:24 本頁面
【正文】 1 一、 緒論 科學(xué)技術(shù)的 發(fā)展日新月異，科技產(chǎn)品涵蓋著我們生活的方方面面。 電動(dòng)機(jī)作為一種 便利 的 帶動(dòng) 工具， 是我們生活和工業(yè)生產(chǎn)中重要的不可缺少的一部分，人類的生產(chǎn)生活已經(jīng)離不開它。對(duì)于我們來說，如何高效精確地控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且最低的成本去實(shí)現(xiàn)，才是我們最值得深入研究的課題。 直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能， 方便控制，易于實(shí)現(xiàn)， 宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，并且直流調(diào)速系統(tǒng)在理論和實(shí)踐上都比較成熟，是研究其它調(diào)速 系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在直流電動(dòng)機(jī)中，帶電流截止負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用也較 為廣泛，其廣泛應(yīng)用于軋鋼機(jī)、冶金、印刷、金 屬切割機(jī)床等很多領(lǐng)域的自動(dòng)控制 中，雖然，在調(diào)速的高效性方面存在著局限性，但綜合各方面來看，它任然有它獨(dú)特的運(yùn)用前景。 設(shè)計(jì)的目的和意義 （ 1）應(yīng)用所學(xué)的直流調(diào)速系統(tǒng)的基本知識(shí)與工程設(shè)計(jì)方法，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)與實(shí)現(xiàn)方案，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)。 （ 2）學(xué)會(huì)應(yīng)用 MATLAB 軟件，建立數(shù)學(xué)模型對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，掌握系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響； （ 3）在理論設(shè)計(jì)與仿真研究的基礎(chǔ)上， 應(yīng)用 Protel 進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)要求 本課程設(shè)計(jì)的對(duì)象是： 直流電機(jī)： ， 220V， ， 1500 轉(zhuǎn) /分。電樞電阻 ? ，整流裝置內(nèi)阻 ? ，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)為 35，堵轉(zhuǎn)電流 Ndbl II 2? ，臨界截止電流 Ndcr II ? 。 要求設(shè)計(jì)一個(gè)帶直流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 其主要內(nèi)容為： （ 1） 測(cè)定綜合實(shí)驗(yàn)中所用控制對(duì)象的參數(shù)（由實(shí)驗(yàn)完成）； （ 2） 根據(jù)給定指標(biāo)設(shè)計(jì)帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，并選擇 調(diào)節(jié)器參數(shù)和具體實(shí)現(xiàn)電路。 （ 3） 按設(shè)計(jì)結(jié)果組成系統(tǒng)，以滿足給定指標(biāo)。 （ 4） 研究參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。 （ 5） 在時(shí)間允許的情況下進(jìn)行調(diào)試。 2 設(shè)計(jì)對(duì)象及有關(guān)數(shù)據(jù) （ 1） 完成理論分析： D＝ 20，靜差率 S≤ 10％； n≤ 10%(在額定轉(zhuǎn)速時(shí) )； 10％。 2 次； ① 進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算，完成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器及電流截止負(fù)反饋的結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)計(jì)； ② 對(duì)整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析； （ 2） 完成系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計(jì) ① 晶閘管－電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主電 路設(shè)計(jì) ② 晶閘管整流電路方案的討論和選擇。 ③ 整流變壓器額定容量、一次側(cè)和二次測(cè)電壓、電流的選擇。 ④ 晶閘管的選擇及晶閘管保護(hù)電路的選擇。 ⑤ 平波電抗器的計(jì)算與選擇。 ⑥ 觸發(fā)電路的選擇。 ⑦ 測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇及有關(guān)元件的選擇與計(jì)算。 ⑧ 完成系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計(jì) 。 二、 帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系 設(shè)計(jì)方案的選擇 普通閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其存在的問題 （ 1） 起動(dòng)的沖擊電流 直流電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)時(shí)，如果沒有限流措施，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這不僅對(duì)電機(jī)換向不利，對(duì)過載能力低的電力電子器件來說，更是不 能允許的。 （ 2） 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定起動(dòng)的沖擊電流 采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突然加上給定電壓時(shí)，由于慣性，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來，反饋電壓仍為零，相當(dāng)于偏差電壓，差不多是其穩(wěn)態(tài)工作值的 1+k 倍。這時(shí)，由于放大器和變換器的慣性都很小，電樞電壓一下子就達(dá)到它的最高值，對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，相當(dāng)于全壓起動(dòng)，當(dāng)然是不允許的。 （ 3） 堵轉(zhuǎn)電流 有些生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)可能會(huì)遇到堵轉(zhuǎn)的情況。例如，由 3 于故障，機(jī)械軸被卡住，或挖土機(jī)運(yùn)行時(shí)碰到堅(jiān)硬的石塊等等。由于閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性很硬，若無限流環(huán)節(jié)，硬干下去，電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過允許值。如果只依靠過流繼電器或熔斷器保護(hù)，一過載就跳閘，也會(huì)給正常工作帶來不便。 限流保護(hù) — 電流截止負(fù)反饋的提出 為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)。 根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個(gè)物理量基本不變，就應(yīng)該引入那個(gè)物理量的負(fù)反饋。那么，引入 電流負(fù)反饋，應(yīng)該能夠保持電流基本不變，使它不超過允許值。通過對(duì)電流負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的分析?？紤]到，限流作用只需在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)起作用，正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)讓電流自由地隨著負(fù)載增減，采用電流截止負(fù)反饋的方法，則當(dāng)電流大到 一定程度時(shí)才接入電流負(fù)反饋以限制電流，而電流正常時(shí)僅有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用
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