【正文】 ，那么采用 電流負反饋就能得到近似的恒流過程。 為了使元件免受在突發(fā)情況下超過其所承受的電壓電流的侵害，電路中加入了過電壓、過電流保護裝置。 。通過調(diào)節(jié)閥裝置 GT 的控制電壓 cU 來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓dU ，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。 轉(zhuǎn)速 .電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖 11 如下 :. 圖 11 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 5 本設(shè)計采用三相全控橋整流電路， 在直流側(cè)串有平波電抗器，該電路能為電動機負載提供穩(wěn)定可靠的電源，利用 控制角的大 小可有效的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并在直流交流側(cè)安置了保護裝置，保證各元器件能安全的工作，同時由于使用了閉環(huán)控制，使得整個調(diào)速系統(tǒng)具有很好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。 6．對所設(shè)計的系統(tǒng)進行計算機仿真實驗，即可面向傳遞函數(shù)的 MATLAB 仿真方法，也可用面向電氣系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖的 MATLAB 仿真方法。 4．系統(tǒng)在 5%負載以上變化的運行范圍內(nèi)電流連續(xù)。但是由于電流截止負反饋限制了最大電流，加上電動機反電勢隨著轉(zhuǎn)速的上升而增加，使電流到達最大值后迅速降下來，這樣，電動機的轉(zhuǎn)矩也減小了，使起動加速過程變慢，起動的時間久比較長。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院 電力拖動自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 設(shè)計題目： VM 不可逆雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 系 別 ：電子信息與控制工程系 專業(yè)班級：自動化 091 姓 名：劉帥 學(xué) 號： 20xx2349 日 期： 20xx 年 6 月 5日 1 內(nèi)容摘要 電力拖動自動控制系統(tǒng)是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置，它被廣泛地應(yīng)用于一般生產(chǎn)機械需要動力的場合，也被廣泛應(yīng)用于精密機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。在這些系統(tǒng)中為了盡快縮短過渡時間，所以就希望能夠充分利用晶閘管元件和電動機所允許的過載能力，使起動的電流保護在最大允許值上，電動機輸出最大轉(zhuǎn)矩，從而轉(zhuǎn)速可直線迅速上升，使過渡過程的時間大大的縮短。 5．調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過電流等保護，并且有制動措施。 第二章 設(shè)計方案的選擇 速度和電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（雙環(huán)），是由單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展起來的，調(diào)速系統(tǒng)使用比例積分調(diào) 節(jié)器，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無靜差調(diào)速。 第三章 主電路選型和閉環(huán)系統(tǒng)的組成 整體 設(shè)計 直流電機的供電需要三相直流電，在生活中直接提供的三相交流 380V 電源，因此要進行整流，則本設(shè)計采用三相橋式整流電路變成三相直流電源，最后達到要求把電源提供給直流電動機。和旋轉(zhuǎn)變流機組及離子拖動變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟性和可靠性上都三相交流電源 三相橋式整流電路 直流電動機 整流 供電 雙閉環(huán)直流調(diào)速機 驅(qū)動電路 保護電路 圖 V— M 系統(tǒng)原理圖 6 很大提高，而且在技術(shù)性能上也現(xiàn)實出較大的優(yōu)越性。為了構(gòu)成一個完整的電流回路，要求有兩個晶閘管同時導(dǎo)通，其中一個在共陽極組，另外一個在共陰極組。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截 止 負反 饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。問題是希望在啟動過程中只有電流負反饋，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負反饋同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速負反饋，不 再靠 電流負反饋發(fā)揮主作用，因此我們采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。這是就要考慮采用轉(zhuǎn)速、電流雙環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制電壓 Uc 就可改變電動機的轉(zhuǎn)速。因此，對靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。 電動機額定轉(zhuǎn)速的選用 一般可分為下列三種情況： （ 1）電動機連續(xù)工作，很少起動、制動或反轉(zhuǎn)。 （ 3）校核預(yù)選電動機。當晶閘管的陽極和陰 極之間承受反向電壓并且門極不管加不加觸發(fā)信號晶閘管關(guān)斷。二者之間實行嵌套（串聯(lián)）聯(lián)接。 UK%— 變壓器的短路電壓百分比， 100 千伏安以下的變壓器取 UK%=5， 100~1000 千伏安的變壓器取 UK%=5~8 ε 為電網(wǎng)電壓波動系數(shù)。串聯(lián)電阻 R 的作用一是阻尼 LTC 回路的震蕩，二是限制晶閘管開通瞬間的損耗且可減小電流上升率 di/dt。同步變壓器如圖 53。時波形 觸發(fā)電路與驅(qū)動電路是電力電子裝置的重要組成部分。 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖如圖 61： 整流電路形式 最大失控時間 Tsmax/ms 平均失控時間 Ts/ms 單相半波 20 10 單相橋式 10 5 三相半波 三相橋式 21 圖 61 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)τ i=1T =。 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 : 1s c i1 / 3 T 1 / 3 0 . 0 0 1 7 1 9 6 . 1 s ??? ? ?（ ） （ ） ＞，滿足近似條件。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖如圖 62： 圖 62 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取 h=5， 則 ASR 的超前時間常數(shù)為τ n=hT∑ n=5 =， 23 可求得轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 222222 62 1 ??? ?????? ssThhK nN， 因為 Ce=（ UNINRa） /nN=（ 440220 ） /1000=?min/r， α =10V/ nN =10/1800= V?r/min，于是 可得 ASR 的比例系數(shù)： )1( ????? ?????? ? n men RTh TChK ? ? 近似條件校驗 由式 K=ω 1ω c得轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為： 111 ?? ????? ssKwKw nNN ?。 表 7 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標與參數(shù)的關(guān)系 h 3 4 5 6 7 8 9 10 Δ Cmax/Cb % % % % % % % % tm/T tv/T 直流測速發(fā)電機的選型 型號： ZYS3A 電壓： 110V 電流： 功率： 22W 轉(zhuǎn)速： 20xxr/min 檢測電路參數(shù)設(shè)置 轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和電路參數(shù) 轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)為： nomnm nU /??? ， 而： ? = ?2 Cetg ， 其中 Cetg 為測速發(fā)電機的電動勢系數(shù)， ? 2 為其輸出電位器的分壓系數(shù)。 在工程設(shè)計時，首先根據(jù)典型 I 型系統(tǒng)或典型Ⅱ型系統(tǒng)的方法計算調(diào)節(jié)器參數(shù)，然后利用 MATLAB 下的 SIMULINK 軟件進行仿真，靈活修正調(diào)節(jié)器參數(shù)，直至得到滿意的結(jié)果。 仿真軟件操作過程 建立自控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，是描述系統(tǒng)輸入、輸出變量以及內(nèi)部各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式。還得將其轉(zhuǎn)換為能夠?qū)ο到y(tǒng)進行仿真的模型。控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真是控制系統(tǒng)計算機仿真一個特殊軟件工具的子集。 9． 1 電機轉(zhuǎn)速曲線 在電流上升階段，由于電動機機械慣性較大，不能立即啟動。此后，電動機在負載的阻力作用下減速，轉(zhuǎn)速在出現(xiàn)一些小的振蕩后很快趨于穩(wěn)定。 設(shè) 計 總 結(jié) 通過本次對一個 VM 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計使我對電力電子技術(shù)電力拖動自動控制系統(tǒng)有了進一步的了解與認識。該系統(tǒng)中調(diào)速系統(tǒng)采用比例積分調(diào)節(jié)器。該系統(tǒng)具有許多特點：具有良好的靜特性（接近理想“挖土機特性”）；具有較好的動態(tài)特性，啟動時間短，超調(diào)量也??；系統(tǒng)抗擾動能力強，電流環(huán)能較好的克服電網(wǎng)電壓波動的影響，而速度環(huán)能抑制被它包圍的各個環(huán)節(jié)擾動的影響，并最后消除轉(zhuǎn)速偏差；由兩個調(diào)節(jié)器分別進行設(shè)計，分別調(diào)整，調(diào)整方便。另外，做設(shè)計時信息十分重要，我運用文件檢索工具查閱了大量的相關(guān)資料，這對設(shè)計大有益處。 9． 2 電機電流曲線 直流電機剛啟動時，由于電動機機械慣性較大，不能立即啟動。轉(zhuǎn)速一直上升。 第 8 章 仿真設(shè)計 由于本文只進行了理論性設(shè)計，故在系統(tǒng)安裝與調(diào)試階段只對控制電路部分進行了MATLAB 仿真，以分析直流電機的啟動特性。以傳遞函數(shù)模型為基礎(chǔ)，等效變換為狀態(tài)空間模型，或者將其圖形化為動態(tài)結(jié)構(gòu)圖模型，這些模型都是自控系統(tǒng)的仿真模型。常用最基本的數(shù)學(xué)模型是微分方程與差分方程， 根據(jù)系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)各變量之間所遵循的物理、化學(xué)基本定律，例如牛頓定律、克?；舴蚨?、運動動力學(xué)定律、焦耳楞次定律等來列寫出變量間的數(shù)學(xué)模型。電子計算機的出現(xiàn)和發(fā)展是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的巨大成就之一。一般對 ? 2 先試取 =，再檢驗是否合適。 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件： on I wssTK ??? ?? 11 3 53131，滿足近似條件。 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 : 22 11 1 1 1 1 8 0 . 83 3 0 . 0 0 1 7 0 . 0 0 2s o iST T s s ????ci?＞ ，滿足近似條件 。 取 sK =40，而電流反饋系數(shù)β =10V/ NI =10/（ 136） =， 于是 ACR 的比例系數(shù)為 1 3 5 . 1 0 . 0 7 0 . 7 1 3 . 3 64 0 0 . 0 5Iii sKRK K ?? ??? ? ?? 表 5 典型 Ⅰ型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標和頻域指標與參數(shù)的關(guān)系 參數(shù)關(guān)系 KT 阻尼比 ξ 超調(diào)量 δ 0% % % % % 上升時間 tr ∞ 峰值時間 tp ∞ 相對穩(wěn)定裕度 γ 176。 晶閘管的觸發(fā)信號可以用交流正半周的一部分，也可用直流，還可用短暫的正脈沖。 表 3 各晶閘管的同步電壓 晶閘管 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 主電路電壓 +Ua Uc +Ub Ua +Uc Ub 同步電壓 Usa +Usc Usb +Usa Usc +Usb 三相橋式全控整流電路分析 三相橋式全控整流電路相當于一組共陰極的三相半波和一組共陽極的三相半波可控整流電路串聯(lián)起來構(gòu)成的。隨著集成電路制作技術(shù)的提高。 ε=,A=,B= ??cos 30cos 0