交直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、<p><b>　　實訓(xùn)報告</b></p><p>　　題 目 __交直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 設(shè)計目的和要求3</p><p>　　1.1 設(shè)計的題目及給定的相關(guān)資

2、料3</p><p>　　1.2課程設(shè)計的目的4</p><p>　　1.3設(shè)計的要求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 直流電動機(jī)的選擇6</p><p>　　2.1.2 電動機(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)計與參數(shù)計算8</p><p>　　3.1整流變壓器計算8</p><p>　　3.2整流器件計算9</p><p>　　3.3 平波電抗器的計算11</p><p>　　3.4 觸發(fā)電路的選擇與校驗

4、12</p><p>　　第4章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計14</p><p>　　4.1電流環(huán)(ACR)的設(shè)計14</p><p>　　4.2 轉(zhuǎn)速環(huán)（ASR）設(shè)計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、動直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，做的是第6組數(shù)據(jù)的設(shè)計，通過對開環(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，調(diào)速方案的方案選定，主電路計算，參數(shù)選定，觸發(fā)電路的選擇與校驗，控制電路設(shè)計計算，以及雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計，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, 并通過對調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計, 得到轉(zhuǎn)速和電流的仿真波形。并對得到的波形進(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)計目的和要求</p><p>　　1.1 設(shè)計的題目及給定的相關(guān)資料</p><p>　　在冶金工業(yè)中，軋制過程是金屬壓力加工的一個主要工藝過程，連軋是一種可以提高勞動生產(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。每個機(jī)架的上下軋輥共用一臺電機(jī)實行集中拖動，不同機(jī)架采用不同電機(jī)實行部分傳動，各機(jī)架軋輥之間的速度實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。</p><p>　　本課題的十機(jī)架連軋機(jī)的每個機(jī)架對應(yīng)一套直流調(diào)速系統(tǒng)，由此形成10個部分，各部分電動機(jī)參數(shù)如下表。</p><p>　　1.2課程設(shè)計的目的</p><p&g

9、t;　　1、通過課程設(shè)計，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、基本理論和基本技能，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析和解決實際問題的能力。</p><p>　　2、通過課程設(shè)計，獨(dú)立完成一項直流調(diào)速系統(tǒng)課題的基本設(shè)計工作，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識和實際查閱相關(guān)設(shè)計資料能力的目的。</p><p>　　3、通過課程設(shè)計，使熟悉設(shè)計過程，了解設(shè)計步驟，掌握設(shè)計內(nèi)容，達(dá)到培養(yǎng)我

10、們工程繪圖和編寫設(shè)計說明的目的，為我們今后從事相關(guān)方面的實際工作打下良好基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.3設(shè)計的要求</b></p><p>　　（1）電樞回路總電阻??；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)計舉例”的有關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　（3）要求：調(diào)

11、速范圍D=10,靜差率；穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量，</p><p>　　空載起動到額定轉(zhuǎn)速時。</p><p>　?。?）要求系統(tǒng)具有過流、過壓、過載和缺相保護(hù)。</p><p>　?。?）要求觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。</p><p>　?。?）要求對拖動系統(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：直流電動機(jī)的選擇、電動機(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機(jī)架連軋機(jī)，此機(jī)架

13、連軋的電動機(jī)的型號是Z2-71，其個數(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)，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動態(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，瞬時電壓。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。考慮使電路簡單、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噪聲、無磨損、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，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動小。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)的允許過載能力，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來，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，此時起動電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長的，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過程。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)置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(lián)接，這樣就可以實現(xiàn)在起動過程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時加到一個調(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)載電流小于時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。得到過電流的自動保護(hù)。顯然靜特性優(yōu)于

18、單閉環(huán)系統(tǒng)。在動態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性，在動態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動，抗電網(wǎng)電壓擾動。</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)計與參數(shù)計算</p><p>　　3.1整流變壓器計算</p>

19、<p><b>　　1、二次電壓計算</b></p><p>　　電動機(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勢的不良影響，三次諧波電流對電源的干擾，主變壓器采用D/Y聯(lián)結(jié)。</p><p>　　U2是一個重要的參數(shù)，選擇過低就會無法保證輸出額定電壓。選擇過大又會造成延遲角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。一般可按下式計算，即：</p><p>　?。?-1） </p><p>　　式中為電動機(jī)的額定電壓，b為電網(wǎng)波動系數(shù)，一般取0.90~0.95；為整流電壓計算系數(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)電流計算</p><p>　　由表查得=0.816, =0.816</p><p>　　考慮變壓器勵磁電流得：

22、二次相電流I2的計算</p><p>　　式中，為二次相電流計算系數(shù)，為整流器額定直流電流等于電動機(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整流器件計算</b></p><p>　　3.2.1．晶閘管的選擇</p><p>　　晶閘管實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，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的額定電流有效值大于實際流過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+40℃時，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，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：晶閘管的型號為KP(3CT)50。</p><p><b>　　2、過電壓保護(hù)</b></p><p>　　以過電壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)過壓保護(hù)、

29、直流側(cè)過電壓保護(hù)和器件兩端的過電壓保護(hù)三種。</p><p>　?。?）交流側(cè)過電壓保護(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，對應(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)浪涌過電壓保護(hù)。</p><p>　?。?）直流側(cè)過電壓保護(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)過壓保護(hù)。</p><p>　　3.3 平波電抗器的計算</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)有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計算主要是電感量的計算。</p><p>　　（1）算出電流連續(xù)的臨界電感量可用下式計算，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，常取電動機(jī)額定電流的5％～10％計算。</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的，

37、因此輸出電流波形也是脈動的。該脈動電流可以看成一個恒定直流分量和一個交流分量組成。通常負(fù)載需要的只是直流分量，對電動機(jī)負(fù)載來說，過大的交流分量會使電動機(jī)換向惡化和鐵耗增加，引起過熱。因此，應(yīng)在直流側(cè)串入平波電抗器，用來限制輸出電流的脈動量。平波電抗器的臨界電感量（單位為mＨ）可用下式計算</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>　?。?）電動機(jī)電感量和變壓器漏電感量</p><p>　　電動機(jī)電感量（單位為mH）可按下式計算</p><p><b>　　（3-13）</b><

39、;/p><p>　　式中 、、n－直流電動機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速，常用額定值代入；</p><p>　　p－電動機(jī)的磁極對數(shù)；－計算系數(shù)。一般無補(bǔ)償電動機(jī)取8～12，快速無補(bǔ)償電動機(jī)取6～8，有補(bǔ)償電動機(jī)取5～6。本設(shè)計中取=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）可按下式計算</p><p><b>　　（3-14）</b></p><p>　　式中?。嬎阆禂?shù)，查表可得</p><p>　?。儔浩鞯亩搪繁?，取3。</p><p>　　本設(shè)計中取=3.2、=3</p>

41、<p>　　所以 =3.2×3×121.29/（100×61）=0.19mH </p><p>　　（4）實際串入平波電抗器的電感量</p><p>　　考慮輸出電流連續(xù)時的實際電感量：</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</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)信號應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)電路送出的觸發(fā)信號時作用于晶閘管門極

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，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導(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，對應(yīng)測速發(fā)電機(jī)的

45、輸出也跟隨變化。測速發(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)晶閘管的陽極電壓相位，正確供給各觸發(fā)電路特定相位的同步型號電壓，才能使觸發(fā)電路分別在各晶閘管需要觸發(fā)脈沖的時刻輸出脈沖，這種正確選擇同步信號電壓相位以及得到不同相位同步信號電壓的方法，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)的動態(tài)設(shè)計</p><p>　　設(shè)計多環(huán)控制系統(tǒng)的一般原則是：從內(nèi)環(huán)開始，一環(huán)一環(huán)地逐步向外擴(kuò)展。首先設(shè)計好電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)。再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。此設(shè)計包括了控制電路的有關(guān)計算和設(shè)計，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)計找到有關(guān)給定環(huán)節(jié)的計算。</p&g

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

48、無靜差，則可按典型Ι系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： 因此，</p><p>　　檢查對電源電壓的抗擾性能：，參照典型Ⅰ系統(tǒng)的動態(tài)抗擾性能，可見各項指標(biāo)都是可以接受的。</p><p>　　3、電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算:</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：，電流環(huán)開環(huán)增益，要求%時，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>　　因為 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)忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件：滿足近似條件。</p><p>　　(3)電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：</p><p><b>　　滿足近似條件</b></p><p>　　

51、4.2 轉(zhuǎn)速環(huán)（ASR）設(shè)計</p><p>　　1、 確定時間常數(shù)：</p><p>　　有則，已知轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時間常數(shù)=0.01s，故轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(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)器的超前時間常數(shù)</p><p>　　3、計算轉(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的超前時間常數(shù)為：，</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)開環(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)簡化條件為，滿足條件

54、。</p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為：，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工具箱對其進(jìn)行計算機(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，因為在本次設(shè)計中單片機(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)計的要求搭建物

56、理模型，以下是本設(shè)計所需要的模型，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開環(huán)物理模型</p><p>　　對于單閉環(huán)來說，仿真是為了與雙閉環(huán)進(jìn)行比較，看哪個快速性好，對負(fù)載的擾動，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，因為在本次設(shè)計中單片機(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，即可開始進(jìn)行仿真。</p><p>　　圖5-4開環(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)計算后建立數(shù)學(xué)模型，給定的值為14.5</p><p>　　開環(huán)數(shù)學(xué)模型的建立及仿真結(jié)果：</p><p>　　圖5-7開環(huán)數(shù)學(xué)模型</p>

61、<p>　　圖5-8開環(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)到電動機(jī)的額定電流61A。&l

63、t;/p><p>　　通過開環(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)，因為雙閉環(huán)多加了電流環(huán)，使其快速性增加，抗擾動能力增強(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。啟動過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，拖動系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線形增長。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)過兩周的努力我的課程設(shè)計終于完成了。課程設(shè)計是對自己所學(xué)專業(yè)知識的一種檢驗。通過這次課程設(shè)計，使我明白了自己原來知

65、識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，這樣我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程。此次的電氣傳動系統(tǒng)課程設(shè)計是我和同學(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，這也是我們參加工作后所必需的。</p><p>　　在這次電氣傳動系統(tǒng)課程設(shè)計中，首先我通過認(rèn)真的準(zhǔn)備，對所學(xué)的理論知識有了更深的了解，對以前沒有弄清楚的問題在這次設(shè)計中通過親自動手查證，論證，都一一解決了。特別是對這門課程中比較重要的知識，同時通過此次設(shè)計

66、，增強(qiáng)了掌握這門技術(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)計過程中，我和同學(xué)通過查閱大量有關(guān)資料，并向老師請教等方式來完成我們的設(shè)計。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]陳伯時.電力拖動自動控制系統(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. 電力拖動自動控制系統(tǒng).[M] 武漢：華中科技大學(xué)出版社，1991</p><p>　　[4]胡壽松.自動控制原理第4版[M].北京：國防工業(yè)出版社</p><p>　　[5]黃忠霖等.控制系統(tǒng)MATLAB設(shè)計及仿真[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2001&