《某磨床直流双闭环有环流调速系统中电流调节器及转速调节器的设计为某钻床设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流双闭环调速系统，且拟定该系统由大功率晶体管调制放大器给电动机供电》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某磨床直流双闭环有环流调速系统中电流调节器及转速调节器的设计为某钻床设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流双闭环调速系统，且拟定该系统由大功率晶体管调制放大器给电动机供电（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、太原理工大学阳泉学院课程设计目目 录录第一章第一章 设计任务分析设计任务分析.11.1 课题的内容与要求.11.2 系统概述.1第二章第二章 主电路分析和双闭环调速系统的组成主电路分析和双闭环调速系统的组成.22.1 主电路分析.22.2 双闭环调速系统的组成.2第三章第三章 系统校正与参数整定系统校正与参数整定.43.1 经典的动态校正方法设计.43.2 速度调节器参数计算.4第四章第四章 电流、转速调节器的设计电流、转速调节器的设计.44.1 电流调节器.44.1.1 电流调节器原理图.54.1.2 电流调节器参数选择.54.2 转速调节器.74.2.1 转速调节器原理图.74.2.2 转
2、速调节器参数选择.7第五章第五章 设计总结设计总结.10参考文献参考文献.11太原理工大学阳泉学院课程设计1第一章第一章 设计任务分析设计任务分析1.11.1 课题的内容与要求课题的内容与要求设计题目： 某磨床直流双闭环有环流调速系统中电流调节器及转速调节器的设计为某 钻床设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流双闭环调速系统，且拟定该系 统由大功率晶体管调制放大器给电动机供电。已知系统中直流电动机主要数据 如下： 直流电动机：2KW，220V，136A，1460 r/min，Ce=0.132，允许过载倍数 =1.5； 晶闸管装置放大系数：Ks=40； 电枢回路总电阻：R=0.5； 时间常数：T
3、l=0.03，Tm=0.18； 电流反馈系数：=0.05V/A（10V/1.5In） ； 转速反馈系数：=0.007 min/r（10V/ nn） 。 设计要求： 设计电流调节器，要求电流超调量 i%5%,要求转速无静差，空载起运 到额定转速时的转速超调量 n%10%。按工程设计方法设计转速调节器，并 校验转速超调量的要求能否得到满足。1.21.2 系统概述系统概述直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多 需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广泛的直流调速系统， 采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良
4、的静、动态调速特性。转速、 电流调速系统可以实现在允许条件下的最快起动，可以再保证系统稳定的前提 下实现转速无静差。 当一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使它完 全处于阻断状态，确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路。 这就是逻辑控制的无环流系统。它的特点是：用逻辑切换装置封锁不工作组晶 闸管的触发脉冲，开放工作组晶闸管的触发脉冲，在任何时候不准两组晶闸管 都有脉冲，从而切断了产生环流的通路，实现了无环流控制。在实际生产中， 有许多机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地启动和制 动，逻辑无环流直流调速系统设计即可较好地实现这些功能，并具有较好的
5、动 态性能和能量利用率。因此，我们选择这样的系统不仅可节省成本，而且增强 了系统的可靠性。太原理工大学阳泉学院课程设计2第二章第二章 主电路分析和双闭环调速系统的组成主电路分析和双闭环调速系统的组成2.12.1 主电路分析主电路分析用逻辑切换装置封锁不工作组晶闸管的触发脉冲，开放工作组晶闸管的触 发脉冲，在任何时候不准两组晶闸管都有脉冲，从而切断了产生环流的通路， 实现了无环流控制。主电路采用两组晶闸管装置交叉连接，由于没有环流，不 用再设置环流电抗器。但为了保证稳定运行时电流波形连续，仍应保留平波电 抗器。控制线路采用典型的转速，电流双死循环系统。图 2-1：逻辑无环流调速系统原理图 逻辑无
6、环流调速系统的主回路由两组反并联的三相全控整流桥 VF、VR 组 成，两组可控整流桥之间可省去限制环流的均衡电抗器，电枢回路仅串联一个 平波电抗器。控制系统主要由给定器 G，零速封锁起 DZS，转速调节器 ASR， 电流调节器，反号器 AR，转矩极性辨别器 DPT，零电流检测器 DPZ，无环流 逻辑控制器 DLC,，触发器 GT，电流变换器 FBC，过流保护器 FA，速度变换 器 FBS，正、反组脉冲放大器 AP1、AP2 等组成。其系统原理图如图 2-1 所示。2.22.2 双闭环调速系统的组成双闭环调速系统的组成直流双闭环调速系统由给定电压、转速调节器（ASR） 、电流调节器(ACR)、
7、三相集成触发器、三相全控桥、直流电动机及转速、电流检测装置组成。 由于调速系统的主要被控量是转速，故把转速负反馈组成的环作为外环， 以保证电动机的转速准确跟随给定电压，把由电流负反馈组成的环作为内环， 把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电 力电子变换器 UPE，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 如图 2-2 所示：太原理工大学阳泉学院课程设计3图 2-2：直流双闭环调速系统 为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用 PI 调节 器。这样构成的双闭环直流调速系统。图 2-3：双闭环调速系统的实际动态结构框图 双闭环调速系统的实际动态结构框图如
8、图 2-3 所示，它增加了滤波环节， 包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。由于电流检测信号中常 含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需加低通滤波。这样的滤波环节传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数按需要选定，以滤oiT平电流检测信号为准。然而，在抑制交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈 信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常 数的惯性环节，称作给定滤波环节。由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用表示。根据和电流环一样的道理，onT在转速给定通道上也加入时间常数为的给定滤波环节。onT按照多环控制系统
9、设计的一般原则，先内环后外环，从内环开始，逐步向 外扩展。在双闭环控制系统中，应首先设计电流调节器（ACR） ，然后把整个电 流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器（ASR） ，即分别引 入转速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路。 转速调节器 ASR 的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值；电流调节器 ACR 的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压 。太原理工大学阳泉学院课程设计4第三章第三章 系统校正与参数整定系统校正与参数整定3.13.1 经典的动态校正方法设计经典的动态校正方法设计用经典的动态校正方法设计调节器须同时解决稳、快、准、抗
10、干扰等各方 面相互有矛盾的静、动态性能要求，需要有扎实的理论基础和丰富的实践经验， 不易掌握，于是有必要建立实用的设计方法，即工程设计方法，步骤如下： （1）选择调节器结构，使系统典型化并满足稳定和稳态精度。 （2）设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。 自动控制理论已经证明，0 型系统稳状态精度低，而型和型以上的系统很难稳定。因此，为了保证稳定性和良好的稳定精度，多选择将系统校正为型和型系统。3.23.2 速度调节器参数计算速度调节器参数计算一般速度环节校正为典系统，要求系统无静差时为 PI 调节器，则其时间常数和开环增益应为： 选择转速调节器的参数 按跟随和抗扰性能都较好的原则，取
11、h=5，则 ASR 的超前时间常数为h5*0.0174s0.087snnT转速开环增益：22 N222h161/396.4 1/2h2*25*0.0174nKssT 于是，ASR 的比例系数为：N(h1)6*0.05*0.132*0.1811.72h2*5*0.007*0.5*0.0174emnC TKRT 第四章第四章 电流、转速调节器的设计电流、转速调节器的设计4.14.1 电流调节器电流调节器电流环的动态结构框图,如图 3-1太原理工大学阳泉学院课程设计5图 4-1：电流环的动态结构框图4.1.1 电流调节器原理图电流调节器原理图图 4-2：电流调节器原理图 含给定滤波和反馈滤波的模拟式
12、 PI 型电流调节器原理图如图 3-2 所示。图中为电流给定电压，-为电流负反馈电压，调节器的输出就是电力电*UidI子变换器的控制电压。cU4.1.24.1.2 电流调节器参数选择电流调节器参数选择1确定时间常数（1）整流装置滞后时间常数，即三相桥式电路的平均失控时间=0.0017s。sTsT（2）电流滤波时间常数=0.002s。oiT（3）电流环小时间常数之和，取=+=0.0037s。iTiTsToiT2选择电流调节器结构根据设计要求5%，并保证稳态无静差，可按典型 I 型系统设计电流调i太原理工大学阳泉学院课程设计6节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用 PI 型电流调节器，其传递函数：(s)=ACRWssKiii ) 1(检查对电源电压的抗扰性能：，参照典型 I 型系统动11. 80037. 003. 0ss TTil态抗扰性能指标与参数，各项指标都是可以接受的。 3计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数：=0.03s。liT电流环开环增益：要求5%时，应取=0.5，因此iIKiT=
