1、<p><b>　　實(shí)訓(xùn)報(bào)告</b></p><p>　　題 目 __交直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 設(shè)計(jì)目的和要求3</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)的題目及給定的相關(guān)資

2、料3</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)的目的4</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)的要求5</p><p>　　第2章 方案的選擇6</p><p>　　2.1 調(diào)速的方案選擇6</p><p>　　2.1.1 直流電動(dòng)機(jī)的選擇6</p><p>　　2.1.2 電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇

3、6</p><p>　　2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇7</p><p>　　第3章 主電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算8</p><p>　　3.1整流變壓器計(jì)算8</p><p>　　3.2整流器件計(jì)算9</p><p>　　3.3 平波電抗器的計(jì)算11</p><p>　　3.4 觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn)

4、12</p><p>　　第4章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1電流環(huán)(ACR)的設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2 轉(zhuǎn)速環(huán)（ASR）設(shè)計(jì)15</p><p>　　第5章 系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真17</p><p>　　5.1 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置17<

5、/p><p>　　5.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析18</p><p><b>　　總結(jié)22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文所論述的是十機(jī)架連軋機(jī)分部傳

6、動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，做的是第6組數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)以及雙閉環(huán)的數(shù)學(xué)和物理模型的電路設(shè)計(jì)，調(diào)速方案的方案選定，主電路計(jì)算，參數(shù)選定，觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn)，控制電路設(shè)計(jì)計(jì)算，以及雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，最后用MATLAB/SIMULINK仿真，得出仿真結(jié)果，根據(jù)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖, 分析了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的作用, 并通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計(jì), 得到轉(zhuǎn)速和電流的仿真波形。并對(duì)得到的波形進(jìn)行分析。</p>

7、<p>　　關(guān)鍵詞：直流調(diào)速調(diào)速，轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器, MATLAB/SIMULINK仿真</p><p>　　第1章 設(shè)計(jì)目的和要求</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)的題目及給定的相關(guān)資料</p><p>　　在冶金工業(yè)中，軋制過(guò)程是金屬壓力加工的一個(gè)主要工藝過(guò)程，連軋是一種可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和軋制質(zhì)量的先進(jìn)方法，連軋機(jī)則是冶金行業(yè)的大型設(shè)備。其主要特

8、點(diǎn)是被扎金屬同時(shí)處于若干機(jī)架之中，并沿著同一方向進(jìn)行軋制，最終形成一定的斷面形狀。每個(gè)機(jī)架的上下軋輥共用一臺(tái)電機(jī)實(shí)行集中拖動(dòng)，不同機(jī)架采用不同電機(jī)實(shí)行部分傳動(dòng)，各機(jī)架軋輥之間的速度實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。</p><p>　　本課題的十機(jī)架連軋機(jī)的每個(gè)機(jī)架對(duì)應(yīng)一套直流調(diào)速系統(tǒng)，由此形成10個(gè)部分，各部分電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下表。</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)的目的</p><p&g

9、t;　　1、通過(guò)課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充在直流調(diào)速及相關(guān)課程方面的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　2、通過(guò)課程設(shè)計(jì)，獨(dú)立完成一項(xiàng)直流調(diào)速系統(tǒng)課題的基本設(shè)計(jì)工作，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和實(shí)際查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料能力的目的。</p><p>　　3、通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使熟悉設(shè)計(jì)過(guò)程，了解設(shè)計(jì)步驟，掌握設(shè)計(jì)內(nèi)容，達(dá)到培養(yǎng)我

10、們工程繪圖和編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明的目的，為我們今后從事相關(guān)方面的實(shí)際工作打下良好基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　?。?）電樞回路總電阻取；總飛輪力矩</p><p>　　(2)其它參數(shù)可參考教材中“雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)舉例”的有關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）要求：調(diào)

11、速范圍D=10,靜差率；穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流超調(diào)量，</p><p>　　空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)。</p><p>　?。?）要求系統(tǒng)具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載和缺相保護(hù)。</p><p>　?。?）要求觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。</p><p>　?。?）要求對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置給定積分器</p><p><b>　　第2章

12、方案的選擇</b></p><p>　　2.1 調(diào)速的方案選擇</p><p>　　調(diào)速選澤包括以下幾種：直流電動(dòng)機(jī)的選擇、電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇、確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)原理框圖及仿真圖。</p><p>　　2.1.1 直流電動(dòng)機(jī)的選擇 </p><p>　　根據(jù)任務(wù)的安排，我們組分的是第六臺(tái)機(jī)架連軋機(jī)，此機(jī)架

13、連軋的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是Z2-71，其個(gè)數(shù)據(jù)為表2.1</p><p>　　表2.1第6組 電機(jī)參數(shù)表</p><p>　　2.1.2 電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇</p><p>　　變壓器調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱G-M系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可

14、逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。靜止可控整流器又稱V-M系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。根據(jù)本此設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和特點(diǎn)選V-M系統(tǒng)。</p><p>　　在V-M系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動(dòng)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位

15、，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時(shí)電壓。由于要求直流電壓脈動(dòng)較小，故采用三相整流電路?？紤]使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三相橋式全控整流電壓的脈動(dòng)頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。并且晶閘管可控整流裝置無(wú)噪聲、無(wú)磨損、響應(yīng)快、體積小、重量輕、投資省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。綜上選晶閘管

16、三相全控橋整流電路供電方案。</p><p>　　采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，可以近似在電機(jī)最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機(jī)的允許過(guò)載能力，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來(lái)，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，此時(shí)起動(dòng)電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長(zhǎng)的，這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動(dòng)過(guò)程。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，

17、在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差。得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。顯然靜特性優(yōu)于

18、單閉環(huán)系統(tǒng)。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過(guò)程中表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。</p><p>　　2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇</p><p>　　選擇的雙閉環(huán)的原理框圖為：</p><p>　　第3章 主電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　3.1整流變壓器計(jì)算</p>

19、<p><b>　　1、二次電壓計(jì)算</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的額定電壓為230V，為保證供電質(zhì)量，應(yīng)采用三相降壓變壓器將電源電壓降低；為避免三次諧波電動(dòng)勢(shì)的不良影響，三次諧波電流對(duì)電源的干擾，主變壓器采用D/Y聯(lián)結(jié)。</p><p>　　U2是一個(gè)重要的參數(shù)，選擇過(guò)低就會(huì)無(wú)法保證輸出額定電壓。選擇過(guò)大又會(huì)造成延遲角α加大，功率因數(shù)變壞，整流元

20、件的耐壓升高，增加了裝置的成本。一般可按下式計(jì)算，即：</p><p>　?。?-1） </p><p>　　式中為電動(dòng)機(jī)的額定電壓，b為電網(wǎng)波動(dòng)系數(shù)，一般取0.90~0.95；為整流電壓計(jì)算系數(shù)，</p><p>　　(1～1.2)——考慮各種因數(shù)的安全系數(shù)

21、；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用公式：</p><p>　　取=230V, =2.34，b=0.94</p><p><b>　　得=121.29V</b></p><p>　　2、變壓器一次、二次側(cè)電流計(jì)算</p><p>　　由表查得=0.816, =0.816</p><p>　　考慮變壓器勵(lì)磁電流得：

22、二次相電流I2的計(jì)算</p><p>　　式中，為二次相電流計(jì)算系數(shù)，為整流器額定直流電流等于電動(dòng)機(jī)的最大額定電流 得=0.816*61=49.776A</p><p>　　一次相電流I1的計(jì)算</p><p>　　式中，電壓比K=U1/U2=380/121.29=3.13, =61</p><p>　　得=0.816*61/3.13

23、=15.9A</p><p>　　3、變壓器容量的計(jì)算</p><p>　?。?</p><p>　??； </p><p>　　式中--一次側(cè)與二次側(cè)繞組的相數(shù)；</p><p><b>　　由表查得</b></p>

24、;<p>　　=3×380×15.9=18.13KVA</p><p>　　=3×121.29×49.776=18.11 KVA </p><p>　　=1/2（18.13+18.11）</p><p>　　=18.12KVA </p><p>

25、　　取S=18.12KVA</p><p><b>　　3.2整流器件計(jì)算</b></p><p>　　3.2.1．晶閘管的選擇</p><p>　　晶閘管實(shí)際承受的最大峰值電壓，乘以（2～3）倍的安全裕量，參照標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)，即可確定晶閘管的額定電壓，即=（2～3）</p><p>　　整流電路形式為三相全控橋，查表得=

26、2.45，則</p><p>　　=2.6*2.45*121.29=772.62v</p><p>　　1、晶閘管的額定電流</p><p>　　選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過(guò)的額定電流有效值大于實(shí)際流過(guò)管子電流最大有效值 ，即</p><p>　　=1.57> 或 >==K </p><p

27、>　　考慮（1.5～2）倍的裕量</p><p>　　式中K=/（1.57）--電流計(jì)算系數(shù)。</p><p>　　此外，還需注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　?、佼?dāng)周圍環(huán)境溫度超過(guò)+40℃時(shí)，應(yīng)降低元件的額定電流值。</p><p>　　②當(dāng)元件的冷卻條件低于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，也應(yīng)降低元件的額定電流值。</p><p&g

28、t;　?、坳P(guān)鍵、重大設(shè)備，電流裕量可適當(dāng)選大些。</p><p>　　由表查得 K=0.368，考慮(1.5～2)倍的裕量</p><p>　　取=42.54。經(jīng)查表可知：晶閘管的型號(hào)為KP(3CT)50。</p><p><b>　　2、過(guò)電壓保護(hù)</b></p><p>　　以過(guò)電壓保護(hù)的部位來(lái)分，有交流側(cè)過(guò)壓保護(hù)、

29、直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)和器件兩端的過(guò)電壓保護(hù)三種。</p><p>　?。?）交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)</p><p>　　1）阻容保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進(jìn)行保護(hù)。</p><p>　　本系統(tǒng)采用D-Y連接。S=18.13KVA, =121.29V</p><p>　　取值：當(dāng) S=50~100KVA時(shí)，對(duì)應(yīng)的=4~1，所以取3。<

30、;/p><p>　　C≥6S/U22=6×3×18.12×103/121.292=22.18µF</p><p>　　耐壓≥1.5Um =1.5×121.29×=257.25V</p><p>　　選取20µF,耐壓300V的鋁電解電容器。</p><p>　　選取: S=18

31、.13KVA, S=50~100KVA，=1~5，所以 =3</p><p>　　R≥2.3 U22/S =2.3×121.292/18.13×103=1.87Ω</p><p><b>　　取 R=2Ω</b></p><p>　　IC=2πfCUC×10-6=2π×50×10×12

32、1.29×10-6=0.381 A</p><p>　　PR≥(3-4)IC2R=(3～4) ×0.3812×2=（0.8～2.32）W</p><p>　　選取電阻為2Ω，2W的金屬膜電阻。</p><p><b>　　2）壓敏電阻的計(jì)算</b></p><p>　　==1.3×

33、×121.29=222.96V</p><p>　　流通量取5KA。選MY31-330/5型壓敏電阻（允許偏差+10％）作交流側(cè)浪涌過(guò)電壓保護(hù)。</p><p>　?。?）直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)</p><p>　　直流側(cè)保護(hù)可采用與交流側(cè)保護(hù)相同保護(hù)相同的方法，可采用阻容保護(hù)和壓敏電阻保護(hù)。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成加大。因此，一般不采用阻容

34、保護(hù)，而只用壓敏電阻作過(guò)電壓保護(hù)。</p><p>　　(1.8～2)=(1.8～2.2) ×230=414～460V </p><p>　　選MY31-440/5型壓敏電阻(允許偏差+10％)作直流側(cè)過(guò)壓保護(hù)。</p><p>　　3.3 平波電抗器的計(jì)算</p><p>　　為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整

35、流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過(guò)電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計(jì)算主要是電感量的計(jì)算。</p><p>　?。?）算出電流連續(xù)的臨界電感量可用下式計(jì)算，單位mH。</p><p>　　式中為與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)，可由表查得；</p><p>　　為最小負(fù)載電流，常取電動(dòng)機(jī)額定電流的5％～10％計(jì)算。</p>

36、;<p>　　根據(jù)本電路形式查得=0.695所以</p><p>　　=0.05=0.05×61A=3.05A</p><p>　　=0.695*121.29/3.05mH=27.64mH </p><p>　?。?）限制輸出電流脈動(dòng)的臨界電感量</p><p>　　由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，

37、因此輸出電流波形也是脈動(dòng)的。該脈動(dòng)電流可以看成一個(gè)恒定直流分量和一個(gè)交流分量組成。通常負(fù)載需要的只是直流分量，對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，過(guò)大的交流分量會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向惡化和鐵耗增加，引起過(guò)熱。因此，應(yīng)在直流側(cè)串入平波電抗器，用來(lái)限制輸出電流的脈動(dòng)量。平波電抗器的臨界電感量（單位為mＨ）可用下式計(jì)算</p><p>　　式中－系數(shù)，與整流電路形式有關(guān)，－電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常三相電路≤（5～10）％。</p>

38、<p>　　根據(jù)本電路形式查得=1.045, 所以</p><p>　　=1.045*121.29/10%*61=20.78mH </p><p>　　（3）電動(dòng)機(jī)電感量和變壓器漏電感量</p><p>　　電動(dòng)機(jī)電感量（單位為mH）可按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-13）</b><

39、;/p><p>　　式中 、、n－直流電動(dòng)機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速，常用額定值代入；</p><p>　　p－電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；－計(jì)算系數(shù)。一般無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取8～12，快速無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取6～8，有補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取5～6。本設(shè)計(jì)中取=8、=230V、=61A、n=1450r/min、p=1</p><p>　　= mH =10.40mH </p><p>　

40、　==3.036mH </p><p>　　變壓器漏電感量（單位為mH）可按下式計(jì)算</p><p><b>　　（3-14）</b></p><p>　　式中?。?jì)算系數(shù)，查表可得</p><p>　?。儔浩鞯亩搪繁?，取3。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中取=3.2、=3</p>

41、<p>　　所以 =3.2×3×121.29/（100×61）=0.19mH </p><p>　?。?）實(shí)際串入平波電抗器的電感量</p><p>　　考慮輸出電流連續(xù)時(shí)的實(shí)際電感量：</p><p><b>　　mH </b></p><p>　

42、　5) 電樞回路總電感:</p><p>　　=17.4＋10.4＋2×0.0032 mH =27.8mH </p><p>　　3.4 觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn)</p><p>　　1、為保證晶閘管裝置能正?？煽康毓ぷ?，觸發(fā)電路必須滿足以下要求：</p><p>　　觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)電路送出的觸發(fā)信號(hào)時(shí)作用于晶閘管門(mén)極

43、與陰極的。</p><p>　　觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽(yáng)極電流能迅速上升超過(guò)掣住電流而維持導(dǎo)通。</p><p>　　觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求，為使晶閘管在每個(gè)周期都在相同的控制角α觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖必須與電源同步且脈沖與電源保持固定的相位關(guān)系。</p><p>　　此設(shè)計(jì)選用SG35

44、24作為觸發(fā)電路的主要器件，SG3524是通用型脈寬調(diào)制器（PWM），屬于數(shù)子、模擬混合型集成電路，占空比可在0～100%之間調(diào)節(jié)。觸發(fā)電路圖如3-1</p><p>　　圖3-1 觸發(fā)電路圖</p><p>　　在上圖中，ACR的輸出Uc可以調(diào)節(jié)占空比在0～100%內(nèi)變化。使整流器的輸出電壓在0～UN內(nèi)變化，電機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速也跟其變化。如果電機(jī)轉(zhuǎn)速由于外界機(jī)械原因發(fā)生改變，對(duì)應(yīng)測(cè)速發(fā)電機(jī)的

45、輸出也跟隨變化。測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的變化直接影響ASR的調(diào)節(jié)，從而Uc的大小，Uc大小的變化改變GS3524輸出波形的占空比，從而使斬波電路的輸出電壓平均值改變，使電機(jī)轉(zhuǎn)速返回到預(yù)先設(shè)定的值。</p><p>　　2、根據(jù)被觸發(fā)晶閘管的陽(yáng)極電壓相位，正確供給各觸發(fā)電路特定相位的同步型號(hào)電壓，才能使觸發(fā)電路分別在各晶閘管需要觸發(fā)脈沖的時(shí)刻輸出脈沖，這種正確選擇同步信號(hào)電壓相位以及得到不同相位同步信號(hào)電壓的方法，稱為晶閘

46、管裝置的同步。</p><p>　　第4章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的一般原則是：從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，一環(huán)一環(huán)地逐步向外擴(kuò)展。首先設(shè)計(jì)好電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。此設(shè)計(jì)包括了控制電路的有關(guān)計(jì)算和設(shè)計(jì)，根據(jù)其數(shù)據(jù)可以找到藥給定的值，即U的范圍，根據(jù)電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)找到有關(guān)給定環(huán)節(jié)的計(jì)算。</p&g

47、t;<p>　　4.1電流環(huán)(ACR)的設(shè)計(jì)</p><p>　　1、 對(duì)于三相橋式電路，平均失控時(shí)間為</p><p>　　電流濾波時(shí)間常數(shù)為，三相橋式電路的每個(gè)波頭時(shí)間為3.33ms，為基本濾平波頭，應(yīng)有（1~這里?。﹦t電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)</p><p>　　2、選擇電路調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu):</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求%并且穩(wěn)態(tài)

48、無(wú)靜差，則可按典型Ι系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： 因此，</p><p>　　檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：，參照典型Ⅰ系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)抗擾性能，可見(jiàn)各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。</p><p>　　3、電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計(jì)算:</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：，電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益，要求%時(shí)，應(yīng)取 電流反饋系數(shù)：&l

49、t;/p><p>　　所以ACR的比例系數(shù)： </p><p>　　因?yàn)?且 有電機(jī)參數(shù)可知： =</p><p><b>　　即給定值為 </b></p><p><b>　　4、校驗(yàn)近似條件 </b></p><p><b>　　電流環(huán)截至頻率為：</

50、b></p><p>　　(1)晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似條件： 滿足近似條件。</p><p>　　(2)忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件：滿足近似條件。</p><p>　　(3)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：</p><p><b>　　滿足近似條件</b></p><p>　　

51、4.2 轉(zhuǎn)速環(huán)（ASR）設(shè)計(jì)</p><p>　　1、 確定時(shí)間常數(shù)：</p><p>　　有則，已知轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時(shí)間常數(shù)=0.01s，故轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。</p><p>　　2、選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)：</p><p>　　按設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器 </p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)</p>

52、;<p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)</p><p>　　3、計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：</p><p>　　按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為：，</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益 </b></p><p><b>　　電流反饋系數(shù)：</b><

53、/p><p><b>　　轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：</b></p><p>　　ASR的比例系數(shù)為：。</p><p><b>　　4、檢驗(yàn)近似條件</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為</b></p><p>　　電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為，滿足條件

54、。</p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為：，滿足近似條件。</p><p>　　第5章 系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真</p><p>　　本次系統(tǒng)仿真采用目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、AS

55、R、ACR、限幅器、偏置電路、反相器、電流反饋環(huán)、速度反饋環(huán)等，因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中單片機(jī)代替了控制電路絕大多數(shù)的器件，所以在此直接給出各部分的參數(shù)，各部分參數(shù)設(shè)置參考前幾章各部分的參數(shù)。本系統(tǒng)選擇的仿真算法為ode23tb，仿真Start time設(shè)為0，Stop time設(shè)為2.5。給定值為105。</p><p>　　5.1 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求搭建物

56、理模型，以下是本設(shè)計(jì)所需要的模型，電機(jī)兩端所加的電壓為220v，根據(jù)所給的參數(shù)數(shù)據(jù)可知平波電抗器的大小為12.6mH,利用仿真模型仿真找到合適的的值，經(jīng)仿真找到的范圍為90v160v，如圖5-1</p><p>　　圖5-1開(kāi)環(huán)物理模型</p><p>　　對(duì)于單閉環(huán)來(lái)說(shuō)，仿真是為了與雙閉環(huán)進(jìn)行比較，看哪個(gè)快速性好，對(duì)負(fù)載的擾動(dòng)，單閉環(huán)的給定值是105rad/s，電機(jī)電阻0.8，限幅是[8

57、0 0]，按照所給的值進(jìn)行仿真。如圖5-2</p><p>　　圖5-2單閉環(huán)物理模型</p><p>　　雙閉環(huán)系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、ASR、ACR、限幅器、偏置電路、反相器、電流反饋環(huán)、速度反饋環(huán)等，因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中單片機(jī)代替了控制電路絕大多數(shù)的器件，所以在此直接給出各部分的參數(shù)，各部分參數(shù)設(shè)置參考課本第二章的各個(gè)部分的數(shù)值，本系統(tǒng)選擇的仿真算法為ode23tb，仿真Start

58、 time設(shè)為0，Stop time設(shè)2.5。</p><p>　　經(jīng)所給數(shù)據(jù)的計(jì)算可知：電流環(huán)ACR的參數(shù)值分別為： </p><p>　　經(jīng)仿真調(diào)試設(shè)定限幅值為【170 -267】,給定信號(hào)為105rad/s 轉(zhuǎn)速環(huán)ASR的參數(shù)設(shè)定為： 限幅值為【11 -23】 平波電抗器的值為11mH。如圖5-3</p><p>　　圖5-3雙閉環(huán)物理模型</

59、p><p>　　5.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析</p><p>　　當(dāng)建模和參數(shù)設(shè)置完成后，即可開(kāi)始進(jìn)行仿真。</p><p>　　圖5-4開(kāi)環(huán)物理仿真結(jié)果</p><p>　　單閉環(huán)的仿真結(jié)果如下圖5-2</p><p>　　圖5-5單閉環(huán)物理仿真圖</p><p>　　雙閉環(huán)仿真結(jié)果 給

60、定值的仿真結(jié)果電流仿真值為61A 最大電流為1.5=91.5A 仿真值是105rad/s 仿真結(jié)果如下圖5-6</p><p>　　圖5-6雙閉環(huán)物理仿真圖</p><p>　　數(shù)學(xué)模型：經(jīng)計(jì)算后建立數(shù)學(xué)模型，給定的值為14.5</p><p>　　開(kāi)環(huán)數(shù)學(xué)模型的建立及仿真結(jié)果：</p><p>　　圖5-7開(kāi)環(huán)數(shù)學(xué)模型</p>

61、<p>　　圖5-8開(kāi)環(huán)數(shù)學(xué)仿真結(jié)果</p><p>　　單閉環(huán)的數(shù)學(xué)模型及仿真結(jié)果如下</p><p>　　圖5-9單閉環(huán)數(shù)學(xué)模型</p><p>　　圖5-10單閉環(huán)數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果</p><p>　　雙閉環(huán)數(shù)學(xué)模型，經(jīng)以上計(jì)算可建立如下數(shù)學(xué)模型：</p><p>　　給定的限幅值分別為[11 -

62、11] [6.15 -2.6],給定值為14.9，電流給定值為61.</p><p>　　圖5-11雙閉環(huán)數(shù)學(xué)模型</p><p>　　仿真的結(jié)果如下圖5-12</p><p>　　圖5-12雙閉環(huán)數(shù)學(xué)模仿真結(jié)果</p><p>　　經(jīng)仿真可知：所需的啟動(dòng)電流最大值為： 所仿真的轉(zhuǎn)速能達(dá)到額定值，穩(wěn)定后能達(dá)到電動(dòng)機(jī)的額定電流61A。&l

63、t;/p><p>　　通過(guò)開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)的仿真結(jié)果的比較可以看出雙閉環(huán)的波形要優(yōu)于單閉環(huán)，因?yàn)殡p閉環(huán)多加了電流環(huán)，使其快速性增加，抗擾動(dòng)能力增強(qiáng)。</p><p>　　從仿真結(jié)果可以看出，它非常接近于理論分析的波形。啟動(dòng)過(guò)程的第一階段是電流上升階段，突加給定電壓，ASR的輸入很大，其輸出很快達(dá)到限幅值，電流也很快上升，接近其最大值。第二階段，ASR飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒

64、值電流給定作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電流基本上保持不變，拖動(dòng)系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線形增長(zhǎng)。第三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零。實(shí)際仿真結(jié)果基本上反映了這一點(diǎn)。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)兩周的努力我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。課程設(shè)計(jì)是對(duì)自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一種檢驗(yàn)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我明白了自己原來(lái)知

65、識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，這樣我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程。此次的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是我和同學(xué)共同努力的結(jié)果，它增進(jìn)了我們的團(tuán)結(jié)互助的意識(shí)，這也是我們參加工作后所必需的。</p><p>　　在這次電氣傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，首先我通過(guò)認(rèn)真的準(zhǔn)備，對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有了更深的了解，對(duì)以前沒(méi)有弄清楚的問(wèn)題在這次設(shè)計(jì)中通過(guò)親自動(dòng)手查證，論證，都一一解決了。特別是對(duì)這門(mén)課程中比較重要的知識(shí)，同時(shí)通過(guò)此次設(shè)計(jì)

66、，增強(qiáng)了掌握這門(mén)技術(shù)的興趣和決心。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師程老師的悉心指導(dǎo)，感謝老師給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我和同學(xué)通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，并向老師請(qǐng)教等方式來(lái)完成我們的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第3版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　

67、[2]石玉等.電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計(jì)指[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[3]王離九等. 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng).[M] 武漢：華中科技大學(xué)出版社，1991</p><p>　　[4]胡壽松.自動(dòng)控制原理第4版[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社</p><p>　　[5]黃忠霖等.控制系統(tǒng)MATLAB設(shè)計(jì)及仿真[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2001&