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1、学号:课程设计题 目 双闭环直流调速系统的 ASR 、ACR 题目的设计与系统调试学 院计算机科学与信息工程学院专业自动化班级 2009 级一班学生姓名指导教师2012 年 6 月5日目录摘要 1Abstract1第一章 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定2一、实验目的2二、实验所需挂件及附件2三、实验线路及原理3四、注意事项3五、实验内容4第二章 调节器的设计8一、电流调节器的设计8二、转速调节器的设计12第三章 系统调试16一、系统调试的目的16二、调试线路及原理17三、调试内容18四、调试方法18第四章 总结26一、个人总结26二、附录27第五章 参考文献29摘要直流双闭环调速系统的
2、性能很好，具有调速范围广、精度高、动态性能好和 易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。直流双闭环调速系 统中设置了两个调节器，即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR)，分别调节转 速和电流。本文着重对直流双闭环调速系统转速的设计进行了分析，介绍了其主 电路、检测电路的设计，详细介绍了电流调节器和转速调节器的设计以及一些参 数的选择和计算，使其满足工程设计参数指标。关键词：动态性能、 控制 、参数AbstractDouble closed loop DC speed con trol system has good performa nee, wide speed ran g
3、e, high precisi on, good dyn amic performa nee and easy con trol and other advantages, so in the electrical transmission system has been widely used. Double closed loop DC speed system in the se tting of two regulator, i.e. speed regulator ( ASR ) and the curre nt regulator ( ACR ), respectively, by
4、 adjusti ng the speed and curre nt. This paper focuses on the double closed loop DC speed regulating system design were analyzed, introduced its main circuit, detectio n circuit desig n, described in detail the curre nt regulator and speed regulator desig n and some of the parameters selecti on and
5、calculatio n, the engin eer ing desig n parameters.Key words : dynamic performance, control,parameter第一章 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一、实验目的1）熟悉晶闸管直流调速系统的组成及基本结构。2）掌握晶闸管直流调速系统参数测定方法。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源” 等几个模块2DJK02晶闸管主电路3DJK02-1三相晶闸管触发电 路该挂件包含“触发电路”，“正桥功放”，“反桥功放”等几个模块4DJK04电机调速控制实
6、验I该挂件包含“给定”，“电流调节器”，“速度 变换”，“电流反馈与过流保护”等几个模块5DJK10变压器实验该挂件包含“三相不控整流”和“三相心式变压器”等模块6DD03-2电机导轨，测速发电 机及转速表或者“DD03-3电机导轨，光码盘测速系统及数显转速表”7DJ13-1直流发电机8DJ15直流并励电动机9D42三相可调电阻10数字存储示波器11万用表三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压Ug调的直流电压,作为触发器的一想控制电压U，改变U的大小即可改变控
7、制角a,从而获得可 ctg以满足实验要求。试验系统的组成原理图如图1.1所示。Lil9三相电源输出卩L4给定触发由跑iG1K1正桥功放L| Ulf K四、注意事项1由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。2. 为防止电枢过大电流冲击，每次增加Ug须缓慢，且每次起动电动机前给 定电位器应调回零位，以防过流。3电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。五、实验内容1）主电路总电阻测量电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra、平波电抗器的直流电阻Rl及整流装置的内阻Rn,即R = R + R + RaLn由于阻值较小，不宜用欧姆表或电桥测量，因是小电流检测，接触电阻影响
8、很大，故常用直流伏安法。为测出晶闸管整流装置的电源内阻须测量整流装置的 理想空载电压Ud 0，而晶闸管整流电源是无法测量的，为此应用伏安比较法。伏安比较法实验线路图图 1.2 伏安比较法试验线路图将变阻器 R 、R 接入被测系统的主电路，测试时电动机不加励磁，并使电机堵转12合上S、S ,调节给定使输出直流电压U在30%U70%U范围内，然后调整R1 2 d ed ed 2使电枢电流在80%190%1范围内，读取电流表A和电压表V的数值为I、U，ed ed 2 1 1则此时整流装置的理想空载电压为U =I R+Udo 1 1调节R使之与R的电阻值相近，拉开开关S,在U的条件下读取电流表、电压1
9、 2 2 d表的数值I、U ,贝V22U =I R 十 Udo 2 2求解上述两式，可得电枢回路总电阻:R=(U-U ) / (I -I )2 1 1 2表1.1电阻R的数据U (V)195U (V)246I (A)10.27I (A)20.90由表1. 1可计算得R= (46-95) / (0.27-0.90) =77.8Q(2)主电路电磁时间常数测量采用电流波形法测定电枢回路电磁时间常数T，电枢回路突加给定电压时, ”d电流i按指数规律上升：i二I (1-厂切)dd d取电磁时间常数：T = 0.012sd当 t 二 T 时，有 i = I (1-e-1)二 0.6321dd dd测定Td
10、的实验线路图图1.3测定T的试验线路图d实验步骤 1.按图1.2连接好电路图，检查电路图确保无误后，开启电压2. 电机不加励磁，调节给定使电机电枢电流在50%190%1范围内。eded3. 保持U不变，将给定的S拨到接地位置，然后拨动给定S从接地g 2 2到正电压跃阶信号，用数字存储示波器记录i=f (t)的波形，在波形图上测量 d出当电流上升至稳定值的63.2%时的时间，即为电枢回路的电磁时间常数T。d图1.4电枢回路的电磁时间常数Td(3)主电路机电时间常数测量系统的机电时间常数可由下式计算由于TT，也可以近似地把系统看成是一阶惯性环节，即Mdn 二 KU /(1+ T S)dm当电枢突加
11、给定电压时，转速n将按指数规律上升，当n到达稳态值的63.2%时, 所经过的时间即为拖动系统的机电时间常数。测试时电枢回路中附加电阻应全部切除，突然给电枢加电压，用数字存储示波器 记录过渡过程曲线n=f(t)，即可由此确定机电时间常数。图1.5主电路机电时间常数T 二 1.8 x 50x 63.2%msM=56.88ms4)电势常数测量Li-?,(:TDI -3.一-V测定GD2时的实验线路图图1.6测定电动机电势常数Ce的原理图将电动机加额定励磁可由下式算出Ce：C = KeUOU(V)41-U(V)4 2T式中，c*的单位pm)。使其空载运行，改变电枢电压Ud,测得相应的n即 J IU41
12、)(n2 -片-表1.2上述方法的得到的实验数据？142157n (r /min) 叮 ，n (r /min)29991107C =(157-142)/(1107 - 999)e1,=0.139测定GD2时的实验线路图5)晶闸管装置放大系数测量测定GD2时的实验线路图图1.7测定电动机电势常数Ce的原理图晶闸管触发及整流装置特性U = f (U )和测速发电机特性U” = f (n)的测 4gTG原理线路可以不接示波器。电动机加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压U，分别读取对应的U、U、U、n的数值若干组，即可描绘出特性曲线 g g TG dU = f (U )和 U 二 f (n)d g
13、TGss由U二f (U )曲线可求得晶闸管整流装置的放大倍数曲线K二(U ):dgK =AU / AUs d g表 1.3 放大系数 Ks 的数据Ug3.013.183.223.323.483.553.613.743.803.85Ud22323542535863727780Ug3.893.923.954.004.064.124.164.24.254.28Ud8385879296101105107111113由表 1.3 可绘出折线图如图 1.8第二章 调节器的设计一、电流调节器的设计双闭环调速系统动态结构图转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说:，反电动势是一个变化较慢 的扰动，在按动态
14、性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，AEu0。忽略反电动势对电流环作用的近似条件是图2.2电流环的动态结构图及其化简(a) 忽略反电动势的动态影响把给定滤波和反馈滤波同时等效地移到环内前向通道上，再把给定信号改u *(s)成0 ，则电流环便等效成单位负反馈系统。U-(s)ACR（厲曲）（加+1）加）b)图2.3电流环的动态结构图及其化简（b）等效成单位负反馈系统T和T 一般都比T小得多，可以近似为一个惯性环节，其时间常数为T =Ts0ilEis+ Toi1& ci 3： TTT s oi图2.4电流环的动态结构图及其化简（c）小惯性环节近似处理典型系统的选择：采用I型系统 电流调节器选择：PI型的电流调节器,W (s)二AC
