【正文】 運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計專 業(yè)： 自動化 設(shè)計題目：雙閉環(huán)直流電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計班級：自動化0843學(xué)生姓名：楊磊學(xué)號：10指導(dǎo)教師： 方健 分院院長： 許建平 教研室主任： 方健 電氣工程學(xué)院一、課程設(shè)計任務(wù)書 直流他勵電動機：功率Pe＝，額定電流Ie=，磁極對數(shù)P=1，ne=1500r/min,勵磁電壓220V,電樞繞組電阻Ra=,主電路總電阻R＝7Ω，L∑＝(電樞電感、平波電感和變壓器電感之和)，Ks=，機電時間常數(shù)Tm=，濾波時間常數(shù)Ton=Toi=，過載倍數(shù)λ＝，電流給定最大值，速度給定最大值1）根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。2） 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計算。3）驅(qū)動控制電路的選型設(shè)計。4）動態(tài)設(shè)計計算：根據(jù)技術(shù)要求，對系統(tǒng)進行動態(tài)校正，確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式及進行參數(shù)計算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動態(tài)性能指標的要求。5） 繪制V—M雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)電器原理圖，并研究參數(shù)變化時對直流電動機動態(tài)性能的影響。： 1）該調(diào)速系統(tǒng)能進行平滑地速度調(diào)節(jié)，負載電機不可逆運行，具有較寬地轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍（），系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作。2）系統(tǒng)靜特性良好，無靜差（靜差率）。3）動態(tài)性能指標：轉(zhuǎn)速超調(diào)量，電流超調(diào)量，動態(tài)最大轉(zhuǎn)速降，調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時間（調(diào)節(jié)時間）。4)系統(tǒng)在5%負載以上變化的運行范圍內(nèi)電流連續(xù)。5)調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過電流保護，并且有制動措施。6)主電路采用三項全控橋。4. 課程設(shè)計報告要求 1）、要求在課程設(shè)計答辯時提交課程設(shè)計報告。2）、報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：A、系統(tǒng)各環(huán)節(jié)選型主回路方案確定?？刂苹芈愤x擇主要電氣設(shè)備的計算和選擇系統(tǒng)參數(shù)計算B、系統(tǒng)調(diào)試過程介紹，在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，解決辦法等；C、課程設(shè)計總結(jié)。包括本次課程設(shè)計過程中的收獲、體會，以及對該課程設(shè)計的意見、建議等；D、設(shè)計中參考文獻列表；E、報告使用B5紙打印，全文不少于2000字。5. 參考資料[1] 朱仁初，[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.[2] 王兆安，[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.[3] 陳伯時. 電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)[M],第三版. 北京:機械工業(yè)出版社, 2007年6月．[4] 孔凡才．晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)［M］．北京:北京科技出版社，1985．[5] 段文澤，［M］.四川：重慶大學(xué)出版社,.[6] 運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo)書. 6. 設(shè)計進度（2011年11月29日至12月10日）時 間設(shè)計內(nèi)容11月29日布置設(shè)計任務(wù)、查閱資料11月30日12月2日方案論證及總體設(shè)計12月3日12月9日系統(tǒng)調(diào)試及整理課程設(shè)計報告12月10日課程設(shè)計答辯二、評語及成績評分項目評分標準量化分數(shù)很強較強一般不具有102. 課程設(shè)計的答辯情況有見解回答準確回答正確基本正確有錯誤253. 課程設(shè)計論文及插圖的規(guī)范程度規(guī)范整潔正確雜亂有錯誤25熟練使用會使用需要學(xué)習10積極認真應(yīng)付消極10積極認真應(yīng)付消極10全勤缺勤次數(shù)10附加評語量化總分目錄目 錄前言 1第一章 緒 論 21．1直流調(diào)速系統(tǒng)的概述 21．2研究課題的目的和意義 21．3設(shè)計內(nèi)容和要求 3 3 3第二章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計框圖 4第三章 系統(tǒng)電路的結(jié)構(gòu)形式和雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 63．1主電路的選擇與確定 63．2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 8第四章 主電路各器件的選擇和計算 114．1變流變壓器容量的計算和選擇 114．2 整流元件晶閘管的選型 144．3 電抗器設(shè)計 154．4 主電路保護電路設(shè)計 16 16 20第五章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動態(tài)設(shè)計 245．1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計 245．2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計 26小結(jié) 33參考文獻 34目錄前言前 言直流電機調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。直流電動機具有良好的起、制動性能和調(diào)速性能，易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，且調(diào)速后的效率很高。針對直流電機調(diào)速的方法也很多，目前國內(nèi)外也研究了一些調(diào)速的控制器。例如已經(jīng)用于實際生產(chǎn)的直流電機無級電子調(diào)速控制器采用國際先進的IGBT大功率模塊器件和獨特自行設(shè)計的PWM微電子控制技術(shù)，以及節(jié)能反饋電路和豐富的保護功能控制電路。適用于無軌機車、礦山井下窄軌機車、磨床、木工機械、服裝制作、紡織、造紙印刷等場所。該控制器具有調(diào)速平穩(wěn)，安全可靠，提高生產(chǎn)效率；直流電機正反轉(zhuǎn)控制簡便；可以與計算機連接控制等特點。直流電動機有三種調(diào)速方法，分別是改變電樞供電電壓、勵磁磁通和電樞回路電阻來調(diào)速。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞電壓方式為最好，調(diào)壓調(diào)速是調(diào)速系統(tǒng)的主要調(diào)速方式。直流調(diào)壓調(diào)速需要有專門的可控直流電源給直流電動機，隨著電力電子的迅速發(fā)展，直流調(diào)速系統(tǒng)中的可控變流裝置廣泛采用晶閘管，將晶閘管的單向?qū)щ娦耘c相位控制原理相結(jié)合,構(gòu)成可控直流電源,以實現(xiàn)電樞端電壓的平滑調(diào)節(jié)。本設(shè)計的題目是雙閉環(huán)直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計。采用靜止式可控整流器即改革后的晶閘管—電動機調(diào)速系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)電樞供電電壓需要的可控直流電源。由于開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無級調(diào)速，但是許多需要調(diào)速的生產(chǎn)機械常常對靜差率有要求則采用反饋控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來解決這個問題。如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，則單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。而轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器可以獲得無靜差；構(gòu)成的滯后校正，可以保證穩(wěn)態(tài)精度；雖快速性的限制來換取系統(tǒng)穩(wěn)定的，但是電路較簡單。所以雙閉環(huán)直流調(diào)速是性能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。本設(shè)計選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路，本課題內(nèi)容重點包括調(diào)速控制器的原理，并且根據(jù)原理對控制器的兩個調(diào)節(jié)進行了詳細地設(shè)計。概括的整個電路的動靜態(tài)性能，并各個部分的保護和晶閘管的觸發(fā)電路設(shè)計，最后將整個控制器的電路圖設(shè)計完成,并且進行仿真。第一章 緒論第一章 緒 論1．1 直流調(diào)速系統(tǒng)的概述三十多年來，直流電機調(diào)速控制經(jīng)歷了重大的變革。首先實現(xiàn)了整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習用已久的直流發(fā)電機電動機組及水銀整流裝置使直流電氣傳動完成了一次大的躍進。同時，控制電路已經(jīng)實現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴大。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標準化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動領(lǐng)域中仍然難以替代。直流調(diào)速是指人為地或自動地改變直流電動機的轉(zhuǎn)速,以滿足工作機械的要求。從機械特性上看,就是通過改變電動機的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動機的機械特性,從而改變電動機機械特性和工作特性機械特性的交點,使電動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在軋鋼機、礦井卷揚機、挖掘機、海洋鉆機、金屬切削機床、造紙機、高層電梯等需要高性能可控電力拖動的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動系統(tǒng)無論在理論上和實踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流拖動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。1．2 研究課題的目的和意義在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動的作用點離被調(diào)量較遠，調(diào)節(jié)作用受到多個環(huán)節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電壓擾動的性能要差一些。雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動可以通過電流反饋得到比較及時的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來，抗擾性能大有改善因此，在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動引起的轉(zhuǎn)速動態(tài)變化會比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。用經(jīng)典的動態(tài)校正方法設(shè)計調(diào)節(jié)器須同時解決穩(wěn)、準、快、抗干擾等各方面相互有矛盾的靜、動態(tài)性能要求，需要設(shè)計者有扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗，而初學(xué)者則不易掌握，于是有必要建立實用的設(shè)計方法。大多數(shù)現(xiàn)代的電力拖動自動控制系統(tǒng)均可由低階系統(tǒng)近似。若事先深入研究低階典型系統(tǒng)的特性并制成圖表，那么將實際系統(tǒng)校正或簡化成典型系統(tǒng)的形式再與圖表對照，設(shè)計過程就簡便多了。這樣，就有了建立工程設(shè)計方法的可能性。