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1、毕业论文（设计）直流电机的调速系统摘要直流电动机具有良好的起制动性能，易于在广泛范围内平滑调速，在需要高性 能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。直流拖动控制系统在理论上和实践上都 比较成熟，它是交流拖动控制系统的基础，所以首先应该掌握直流系统。从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统，位置 随动系统，张力控制系统，多电动机同步控制系统等多种类型，而各种系统往往都是 通过控制转速来实现的，因而调速系统是最基本的拖动控制系统。在许多生产机械中， 常要求电动机既能正反转，又能快速制动，需要四象限运行的特性，此时必须采用可 逆调速系统。本文介绍了逻辑无环流可逆直流调速系统的基
2、本原理及其构成，并对逻辑控制 器进行了详细介绍。运用了一种基于 Matlab 的 Simulink 和 Power System 工具箱、面 向系统电气原理结构图的仿真新方法，实现了转速电流双闭环逻辑无环流直流可逆调 速系统的建模与仿真。重点介绍了无环流逻辑切换装置及其建模，给出了直流可逆调 速系统的仿真模型和仿真结果，实验结果表明仿真结果非常接近理论波形，可信度较关键词:逻辑无环流可逆调速；直流电机；Matlab仿真AbstractThe DC motor has a good starting and braking performance, easy to smooth the gove
3、rnor, in a broad range has been widely applied in the field of high-performance controllable electric drive. DC drive control systems in the theory and practice more mature, it is the foundation of the AC Drive control system should first master the DC system.The control of physical quantities from
4、the production machinery, electric drive automatic control system has a speed control system, position servo system, tension control system, multi-motor synchronous control system and other types, a variety of systems are often by controlling the speed to achieve, and thus the speed control system i
5、s the most basic drag control systems. In many production machinery, and often require the motor not only rotating, but also rapid braking, you need four-quadrant operation characteristics, must be reversible speed control system.This article describes the basic principle of logic without circulatio
6、n reversible DC drive system and its components, and details of the logic controller。 Use based on Matlab Simulink and Power System Toolbox, system-oriented electrical schematic block diagram simulation new method to achieve the speed of current dual closed-loop logic circulation DC SR System Modeli
7、ng and Simulation. Highlights without circulating logic switching devices and their modeling, DC SR system simulation model and simulation results and experimental results show that simulation results are very close to the theoretical waveforms, high credibility.Keywords : logic circulation reversib
8、le speed; DC motor; Matlab simulatio目录摘 要iAbstractii目 录iv1 绪论11.1 选题的目的及意义11.2 电力拖动的基本概述11.3 直流传动控制系统发展概况21.4 无环流调速系统简介31.5 控制系统的计算机仿真42 直流电动机系统概述 52.1 直流电机的分类52.2 直流电动机的运行原理52.2.1 直流电机的可逆原理52.2.2 直流电机的启动62.2.3 直流电动机的机械特性62.2.4 直流电动机的控制结构及原理73 双闭环直流调速系统93.1 双闭环直流调速系统系统概述93.2 双闭环直流调速系统的结构103.3 系统动态特性
9、114 逻辑无环流可逆直流调速系统概述154.1 逻辑无环流可逆直流调速系统控制对象及控制要求154.2 逻辑无环流可逆直流调速系统控制系统154.3 逻辑无环流可逆直流调速系统主电路184.4 逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理194.5 无环流控制系统运行状态分析224.5.1 正向起动到稳定运转224.5.2 正向减速过程234.5.3 正转制动244.5.4 停车状态265 逻辑无环流可逆调速系统逻辑控制器275.1 逻辑无环流可逆调速系统逻辑控制器的工作原理275.2 逻辑控制器的组成295.3 DLC 输入输出逻辑控制表316 逻辑无环流可逆调速系统建模及仿真336.1 逻辑无环流
10、可逆调速系统的建模336.1.1 逻辑控制器的建模与封装336.1.2 整个逻辑系统建模356.2.系统主要仿真参数356.3 仿真波形:逻辑无环流可逆系统工作情况 36致 谢40参考文献401 绪论1.1 选题的目的及意义直流电动机是最早出现的电动机，也是最早实现调速的电动机。长期以来， 直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性， 简单的控 制性能，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机 的最优选择。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。直流电动机具有良好的起制动性能，易于在广泛范围内平滑调速，在需要高 性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的
11、应用。直流拖动控制系统在理论上和实 践上都比较成熟，而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，所以首先应该掌握好直流系统。从生产机械要求控制的物理量来看，电力 拖动自动控制系统有调速系统，位置随动系统，张力控制系统，多电动机同步控 制系统等多种类型，而各种系统往往都通过控制转速来实现的，因而调速系统是 最基本的拖动控制系统。在许多生产机械中，常要求电动机既能正反转，又能快 速制动，需要四象限运行的特性，此时必须采用可逆调速系统。当工艺过程对系 统正反转的平滑过渡特性要求不是很高时，特别是对于大容量的系统，常采用既 没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流控制可逆系统。直流
12、调速系统在 理论上和实践上都比较成热，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基 础。因此，直流调速系统的应用研究有实际意义在工程实践中，有许多生产机械 要求在一定的范围内进行速度的平滑调节并且要求有良好的静、动态性能。由于 直流电动机具有极好的运行性能和控制性 .尽管它不如交流电动机那样结构简 单、价格便宜、制造方便、维护容易，是长期以来，直流调速系统一直占据垄断 地位. 由于全数字直流调速系统的出现，目前，直流调速系统仍然是自动速系统 的主要形式。1.2 电力拖动的基本概述现代工业生产中，大多数生产机械都采用电力拖动。随着生产科学技术的发 展，电力拖动及其自动化得到不断的发展。电力拖动系
13、统为电气与机械综合的系 统。它由电动机及其供电电源、传动机构、执行机构、电气控制装置四部分组成。 电动机及其供电电源的作用是把电能转换成机械能；传动机构的作用是把机械能 转化成所需要的运动形式并进行传递与分配；执行机构是完成生产工艺任务的； 电气控制装置是控制系统按着生产工艺的要求来动作，并对系统起保护作用或进 行更高层次的自动化控制。随着生产的发展，生产工艺对电力拖动系统在准确性、 快速性、经济性、先进性等方面提出愈来愈高的要求，因此，需要不断地改进和 完善电气控制设备，使电力拖动自动化得到不断的发展。电力拖动系统的发展， 亦按着从低级到高级、从简单到复杂的一般规律，从最初的成组拖动，经过单
14、电 动机拖动以至发展为现代电力拖动的解百纳形式多电机拖动。电力拖动自动化在新型电机、大功率半导体器件、大规模集成电路、电子计 算机及现代控制理论发展的推动下，发生了巨大的变革。由单机自动化本身高层 次的发展，扩展到生产过程与管理的自动化。电力拖动自动化的发展，为工业发 展和科学技术进步打开了更广阔的前景。1.3 直流传动控制系统发展概况长期以来，直流电机由于其良好的起、制动性能和调速性能，在电力拖动调 速系统中占有主导地位，如在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切 削机床、造纸机、高层电梯调速控制系统中。虽然近年来交流电动机的调速控制 技术发展很快，但就反馈闭环控制的机理来说，直流电动
15、机的传动与控制理论和 实现都是交流电动机传动控制的基础，从根本上说，由于直流电动机电枢和磁场 能独立进行激励，而且转速和输出转矩的描述是对可控电压（或电流）激励的线 性函数，因此，容易实现各种直流电动机控制系统，也容易实现对控制目标的“最 佳化”，这也是直流机长期主导传动领域的原因。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系统领域中得到了广泛的应用。近年来，高性能 交流调速技术发展很快，交流调速系统正逐步取代直流调速系统。然而，直流拖 动控制系统毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度看，它又是交 流拖动控制系统的基础。因此，还是
16、应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。从 生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动控制系统有调速系统、位置随动系统、 张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转 速来实现的，因此调速系统是最基本的电力拖动控制系统。1.4 无环流调速系统简介许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速的启动 和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速 系统。采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回 馈制动问题，但是，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而 直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称做环流。这样的环流对负载无益，只 会加重晶闸管和变压器的负担，消
