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1、电气工程学院运动控制系统课程设计专 业： 自动化 设计题目：双闭环直流电机调速系统设计班级：0845 学生姓名：陈建飞学号 23 指导教师： 方健 分院院长： 许建平 教研室主任： 方健 一、课程设计任务书 1.设计参数 直流他励电动机：功率 Pe145KW，额定电压 Ue=220V，额定电流Ie=6.5A,磁极 对数 P=1，ne=1500r/min,励磁电压 220V,电枢绕组电阻Ra=3.7,主电路总电阻 R7.4，Ks=27，电磁时间 常数 TL=0.033ms，机电时间常数 Tm=0.26ms，滤波时间常数 Toi=0.0031s，Ton=0.01s，过载倍数 1.5， 电 流给定最
2、大值 8VUim，速度给定最大 值 10VUn，0.77V/A， 0.007 Vmin r。2.设计内容1）根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组 成的原理框图。2） 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。3）驱动控制电路的选型设计。4）动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定 ASR 调节器与 ACR 调节器的结构形式及 进行参数计算，使 调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。5） 绘制 VM 双闭环直流不可逆调速系统电器原理图，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。3.设计要求： 1）该调速系统能进行平滑地速度调节，负载
3、电机不可逆运行，具有较宽地转速调速范围（ ），系统在工作范围内能稳定工作。10D2）系统静特性良好，无静差（静差率 ）。2S3）动态性能指标：转速超调量 ，电流超调量 ，动态最大8%n5%i转速降 ，调速系统的过渡过程时间（调节时间） 。810%n 1st4)系统 在 5%负载以上变化的运行范围内电流连续。5)调速系 统中设置有过电压、过电流保护，并且有制动措施。6)主电 路采用三项全控桥。4. 课程设计报告要求 1）、要求在课程设计答辩时提交课程设计报告。2）、报告应包括以下内容：A、系统 各环节选 型主回路方案确定。控制回路选择主要电气设备的计算和选择系统参数计算B、系统调试过程介绍，在调
4、试过程中出现的问题，解决办法等；C、课程设计总结。包括本次课程设计过程中的收获 、体会，以及 对该课程设计的意见、建议等；D、设计 中参考文献列表；E、报告使用 B5 纸打印，全文不少于 2000 字。5. 参考资料1 朱仁初，万伯任.电力拖动控制系统设计手册M.北京：机械工业出版社，1994.2 王兆安，黄俊.电力电子技术M.北京：机械工业出版社， 2006.3 陈伯时. 电力拖动自动控制系统-运动控制系统M,第三版. 北京:机械工业出版社, 2007 年 6 月4 孔凡才晶闸管直流调速系统M北京:北京科技出版社，19855 段文泽，童明倜 .电气传动控制系统及其工程设计M .四川：重庆大学
5、出版社,1989.10.6 运动控制系 统课程设计指导书. 6. 设计进度（2010 年 11 月 29 日至 12 月 10 日）时 间 设计内容11 月 29 日 布置设计任务、查阅资料11 月 30 日-12 月 2 日 方案论证及总体设计12 月 3 日-12 月 9 日 系统调试及整理课程设计报告12 月 10 日 课程设计答辩二、评语及成绩评分项目 评分标准 量化分数1.独立分析与解决问题的能力很强较强一般不具有102. 课程设计的答辩情况有见解回答准确回答正确基本正确有错误253. 课程设计论文及插图的规范程度规范整洁正确杂乱有错误254.工具软件的使用熟练使用会使用需要学习 1
6、05.辅导答疑 积极 认真 应付 消极 106.设计态度 积极 认真 应付 消极 107.出勤 全勤 缺勤次数 10附加评语量化总分成绩：指导教师：运动控制课程设计报告班 级： 0845 姓 名： 陈建飞 学 号： 23 指导教师： 方健 撰写日期： 2011/11/30 摘要摘 要三 十 多 年 来 ， 直 流 电 机 调 速 控 制 经 历 了 重 大 的 变 革 。 首 先 实 现了 整 流 器 的 更 新 换 代 ， 以 晶 闸 管 整 流 装 置 取 代 了 习 用 已 久 的 直 流 发电 机 电 动 机 组 及 水 银 整 流 装 置 使 直 流 电 气 传 动 完 成 了 一
7、次 大 的 跃 进 。同 时 ， 控 制 电 路 已 经 实 现 高 集 成 化 、 小 型 化 、 高 可 靠 性 及 低 成 本 。以 上 技 术 的 应 用 ， 使 直 流 调 速 系 统 的 性 能 指 标 大 幅 提 高 ， 应 用 范 围不 断 扩 大 。 直 流 调 速 技 术 不 断 发 展 ， 走 向 成 熟 化 、 完 善 化 、 系 列 化 、标 准 化 ， 在 可 逆 脉 宽 调 速 、 高 精 度 的 电 气 传 动 领 域 中 仍 然 难 以 替 代 。直 流 调 速 是 指 人 为 地 或 自 动 地 改 变 直 流 电 动 机 的 转 速 ,以 满 足 工作 机
8、 械 的 要 求 。 从 机 械 特 性 上 看 ,就 是 通 过 改 变 电 动 机 的 参 数 或 外加 工 电 压 等 方 法 来 改 变 电 动 机 的 机 械 特 性 ,从 而 改 变 电 动 机 机 械特 性 和 工 作 特 性 机 械 特 性 的 交 点 ,使 电 动 机 的 稳 定 运 转 速 度 发 生 变化 。 直 流 电 动 机 具 有 良 好 的 起 、 制 动 性 能 ， 宜 于 在 广 泛 范 围 内 平 滑调 速 ， 在 轧 钢 机 、 矿 井 卷 扬 机 、 挖 掘 机 、 海 洋 钻 机 、 金 属 切 削 机 床 、造 纸 机 、 高 层 电 梯 等 需 要
9、 高 性 能 可 控 电 力 拖 动 的 领 域 中 得 到 了 广 泛的 应 用 。 近 年 来 ， 交 流 调 速 系 统 发 展 很 快 ， 然 而 直 流 拖 动 系 统 无 论在 理 论 上 和 实 践 上 都 比 较 成 熟 ， 并 且 从 反 馈 闭 环 控 制 的 角 度 来 看 ，它 又 是 交 流 拖 动 控 制 系 统 的 基 础 ， 所 以 直 流 调 速 系 统 在 生 产 生 活 中有 着 举 足 轻 重 的 作 用 。关键词：直流电机 调速控制 双闭环直流调速目录目 录第一章 双闭环直流调速系统的工作原理.11.1 直流调速系统简介.1第二章 控制系统的设计.32
10、1 设计内容和要求.32.2 双闭环直流调速系统的组成.323 双闭环直流调速系统总设计框图.424 主电路的结构形式.525 晶闸管的触发电路.142 6 双 闭 环 调 速 系 统 的 组 成 和 设 计 .16设计总结.25参考文献.26第一章 双闭环直流调速系统的工作原理1第一章 双闭环直流调速系统的工作原理1.1 直流调速系统简介调 速 系 统 是 当 今 电 力 拖 动 自 动 控 制 系 统 中 应 用 最 普 遍 的 一 种 系统 。 目 前 ， 需 要 高 性 能 可 控 电 力 拖 动 的 领 域 多 数 都 采 用 直 流 调 速 系统 。1.2 晶闸管-电动机直流调速系
11、统简介20 世 纪 50 年 代 末 ， 晶 闸 管 （ 大 功 率 半 导 体 器 件 ） 变 流 装 置 的出 现 ， 使 变 流 技 术 产 生 了 根 本 性 的 变 革 ， 开 始 进 入 晶 闸 管 时 代 。 由晶 闸 管 变 流 装 置 直 接 给 直 流 电 动 机 供 电 的 调 速 系 统 ， 称 为 晶 闸 管 -电 动 机 直 流 调 速 系 统 ， 简 称 V-M 系 统 ， 又 称 为 静 止 的 Ward-leonard 系 统 。 这 种 系 统 已 成 为 直 流 调 速 系 统 的 主 要 形 式 。图 1.1 是 V-M 系 统 的 简 单 原 理 图
12、1,3,5。 图 中 V 是 晶 闸 管变 流 装 置 ， 可 以 是 单 相 、 三 相 或 更 多 相 数 ， 半 波 、 全 波 、 半 控 、 全控 等 类 型 ， 通 过 调 节 触 发 装 置 GT 的 控 制 电 压 Uc 来 移 动 触 发 脉 冲的 相 位 ， 以 改 变 整 流 电 压 Ud， 从 而 实 现 平 滑 调 速 。 由 于 V-M 系统 具 有 调 速 范 围 大 、 精 度 高 、 动 态 性 能 好 、 效 率 高 、 易 控 制 等 优 点 ，且 已 比 较 成 熟 ， 因 此 已 在 世 界 各 主 要 工 业 国 得 到 普 遍 应 用 。-图 1.1 晶闸管-电动机直流调速系统（V-M 系统）但 是 ， 晶 闸 管 还 存 在 以 下 问 题 ：（ 1） 由 于 晶 闸 管 的 单 向 导 电 性 ， 给 系 统 的 可 逆 运 行 造 成 困 难 ；M+ +_LGTUc Ud 第一章 双闭环直流调速系统的工作原理2（ 2） 由 于 晶 闸 管 元 件 的 过 载 能 力 小
