【正文】 環(huán)控制的角度來看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)[1]，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。因此，為了加快國內(nèi)直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，就需要對國際直流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展趨勢和國內(nèi)的市場需求有一個全面的了解。我國在用電機(jī)拖動系統(tǒng)的總體裝備水平僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家50年代水平。 由此可見，對能源的有效利用在我國已經(jīng)非常迫切。有資料表明，受資金、技術(shù)、能源價格的影響，中國能源利用效率比發(fā)達(dá)國家低很多。而能源的開發(fā)與利用又對環(huán)境的保護(hù)有著重大影響。整流變壓器TR和晶閘管整流調(diào)速裝置的功能是將輸入的交流電整流后變成直流電；平波電抗器L的功能是使輸出的直流電流更平滑；電動機(jī)發(fā)電機(jī)組提供三相交流電源。 ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 《 運 動 控 制 系 統(tǒng) 》大 作 業(yè) 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)不可逆VM直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真院（部）： 電子信息與電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 12級自動化專升本 學(xué)生姓名： 孫 三 川 學(xué)生學(xué)號： 201202060028 指導(dǎo)教師姓名： 雷 慧 杰 指導(dǎo)教師職稱： 講 師 2013年 12月IIIVM雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真摘要電力拖動自動控制系統(tǒng)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，它被廣泛地應(yīng)用于一般生產(chǎn)機(jī)械需要動力的場合，也被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械等需要高性能電氣傳動的設(shè)備中，用以控制位置、速度、加速度、壓力、張力和轉(zhuǎn)矩等。關(guān)鍵詞：VM系統(tǒng)；直流調(diào)速；雙閉環(huán)引言當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，有兩條顯著的相互交織的主線：能源和環(huán)境。全球變暖、酸雨等一系列環(huán)境災(zāi)難都與能源的開發(fā)與利用有關(guān)。90年代中國高耗能產(chǎn)品的耗能量一般比發(fā)達(dá)國家高12% ~ 55%左右，90%以上的能源在開采、加工轉(zhuǎn)換、儲運和終端利用過程中損失和浪費。作為能源消耗大戶之一的電機(jī)在節(jié)能方面是大有潛力可挖的。因此，在國家十五計劃中，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能方面的投入將高達(dá)500億元左右。直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的電氣傳動裝置之一。　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電動機(jī)是主要的驅(qū)動設(shè)備。目錄摘要 I引言 II1 直流調(diào)速系統(tǒng)簡介 1 晶閘管電動機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)簡介 1 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)簡介 2 系統(tǒng)的組成 2 系統(tǒng)的工作原理 2 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本性質(zhì) 3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)簡介 4 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成 4 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)及其靜特性 6 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)分析 92 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)方案確定 13 總體方案 13 電流環(huán)設(shè)計方案 14 電流調(diào)節(jié)器的工作原理 14 電流調(diào)節(jié)器的作用 14 轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計方案 15 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的工作原理 15 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 153 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 16 電流環(huán)的設(shè)計 16 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計 184基于MATLAB/SIMULINK的調(diào)速系統(tǒng)的仿真 20設(shè)計總結(jié) 24參考文獻(xiàn) 25附圖 26281 直流調(diào)速系統(tǒng)簡介調(diào)速系統(tǒng)是當(dāng)今電力拖動自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的一種系統(tǒng)。這種系統(tǒng)已成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。 晶閘管電動機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)（VM系統(tǒng)）但是，晶閘管還存在以下問題：（1）由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難； （2） 由于晶閘管元件的過載能力小，不僅要限制過電流和反向過電壓，而且還要限制電壓變化率（du/dt）和電流變化率(di/dt)，因此必須有可靠的保護(hù)裝置和符合要求的散熱條件；（3） 當(dāng)系統(tǒng)處于深調(diào)速狀態(tài)，即在較低速下運行時，晶閘管的導(dǎo)通角小，使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，對電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響；（4） 由于整流電路的脈波數(shù)比直流電動機(jī)每對極下的換向片數(shù)要小得多，因此，VM系統(tǒng)的電流脈動很嚴(yán)重。用轉(zhuǎn)速檢測裝置，例如在電動機(jī)上安裝一臺測速發(fā)電機(jī)TG，檢測出輸出量或被調(diào)量n的大小和極性，并把它變換成與轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)反饋電壓Ufn，與轉(zhuǎn)速給定電壓Un相比較后，得到偏差電壓△Un，經(jīng)放大產(chǎn)生觸發(fā)裝置GT的控制電壓Uc，用以控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。而前述轉(zhuǎn)速降落正是由負(fù)載引起的轉(zhuǎn)速偏差，因此閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)該能大大減小轉(zhuǎn)速降落。按上述工作原理在每條開環(huán)機(jī)械特性上取一個相應(yīng)的工作點，再將這些點集合起來 ，就是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性，也就是說，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性實際上是由許多機(jī)械特性上的不同運行點集合而成，可視為一條綜合的特性直線，它代表閉環(huán)調(diào)節(jié)作用的結(jié)果。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還存在以下問題：（1） 在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中用一個調(diào)節(jié)器綜合多種信號，各參數(shù)間相互影響，難于進(jìn)行調(diào)節(jié)器動態(tài)參數(shù)的調(diào)整，系統(tǒng)的動態(tài)性能不夠好。為了獲得近似的理想的過度過程，并克服幾個信號綜合于一個調(diào)節(jié)器輸入端的缺點，最好的辦法就是將主要的被調(diào)量轉(zhuǎn)速與輔助被調(diào)量分開加以控制，用兩個調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，構(gòu)成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用具有輸入、輸出限幅電路的PI調(diào)節(jié)器[4]，且轉(zhuǎn)速和電流都采用負(fù)反饋環(huán)。 調(diào)節(jié)器鎖零為使調(diào)速系統(tǒng)消除靜差，并改善系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，在系統(tǒng)中引入PI調(diào)節(jié)器作為矯正環(huán)節(jié)。（1） 系統(tǒng)處于停車狀態(tài)時，調(diào)節(jié)器必須鎖零；（2） 系統(tǒng)接到啟動指令或正常運行時，調(diào)節(jié)器鎖零立即解除并正常工作。穩(wěn)態(tài)運行時：Un=Ufn≠0，調(diào)節(jié)器鎖零解除，并處于正常工作狀態(tài)。調(diào)節(jié)器鎖零可以采用場效應(yīng)管來實現(xiàn)。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)及其靜特性 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖[8]。一般有兩種狀態(tài)：飽和——輸出達(dá)限幅值；不飽和——輸出未達(dá)限幅值。因此，由ASR的輸入偏差電壓△Un=0得 （） （）由ACR的輸入偏差電壓△Ui=0得 （）—A段。穩(wěn)態(tài)時 （）式中，最大電流Idm是由設(shè)計者選定的，取決與電動機(jī)所允許的最大過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。由以上分析可知，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差；當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm后表現(xiàn)為電流無靜差，使系統(tǒng)獲得過電流自動保護(hù)。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作點及其穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算由于轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)無靜差，因此，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)穩(wěn)態(tài)，且兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時， 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性圖 （）（） （）上述關(guān)系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉(zhuǎn)速n由給定電壓Un決定，ASR的輸出Ui由負(fù)載電流IL決定，而控制電壓Uc的大小同時由n