辽宁工业大学电机控制技术课程设计说明书精要.docx

辽宁工业大学电机控制技术课程设计（论文）题目： 120V、10KW转速电流双闭环调速系统建模与仿真院（系）：汽车与交通工程学院专业班级：车辆131 学号： 131805019 学生姓名：鄢立宝指导教师：张大明教师职称：讲师起止时间：2016.12.5 -2016.12.23 课程设计（论文）任务及评语院（系）：汽车与交通工程学院　教研室：新能源车辆工程学号131805019学生姓名鄢立宝专业班级车辆131课程设计（论文）题目120V、10KW转速电流双闭环直流调速控制系统建模与仿真课程设计（论文）任务设计参数额定功率10Kw，额定电压120V，额定电流95A，额定转速3000r/min；=0.0362，电流允许过载倍数λ=1.5，电力电子转换装置放大系数=0.117；滞后时间=0.005ms，电枢回路总电阻R=120mΩ，电磁时间常数=0.04s；转速反馈滤波时间常数=0.005s，电流反馈滤波时间常数=0.002s；电流反馈系数=0.01V/A，转速反馈系数=0.001V·min/r；总飞轮力矩=6N·m2设计内容：1.双闭环控制系统结构设计及参数计算；①设计双闭环控制系统电流环及转速环调节器的结构②根据电机参数计算电流环调节器的参数③根据电机参数计算电流环调节器的参数 2.双闭环控制系统的计算机建模及仿真①电流环计算机仿真及参数调整②转速环计算机仿真及参数调整 3.基于微控制器的双闭环控制系统软件设计①设计基于H桥电路的功率开关管导通方法②设计基于微控制器的双闭环控制系统的软件流程图③电流环调节器的软件设计④转速环调节器的软件设计⑤功率驱动电路软件设计指导教师评语及成绩成绩：指导教师签字：年月日目录摘要1一、设计思路21．双闭环调速系统的动态结构框图22. 电流调节器的设计思想33. 转速调节器的设计思想6二、设计步骤81.对电流调节器进行设计92.对转速调节器进行设计123.对转速调节器退饱和时转速超调量的计算15三、控制系统的建模以及仿真15四、基于微控制器的双闭环控制系统软件设计221.设计基于H桥电路的功率开关管导通方法及电路图222.设计基于微控制器的双闭环控制系统的软件流程图223.电流环和转速环调节器的软件设计24五、总结心得25参考文献26附录Ⅰ27附录Ⅱ27摘要直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，在电气传动中应用广泛。本次课设要求基于工程设计对直流调速系统进行设计，根据直流调速系统的工作原理，设计一个转速电流双闭环直流调速系统。该系统中设置了电流检测环节，电流调节器以及转速检测环节，转速调节器，构成了电流环和转速环。主电路采用三相可控晶闸管整流电路整流，用PI调节器控制，通过改变直流电动机的电枢电压从而进行调压调速。控制电路设置两个PI调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者实行嵌套连接，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE，形成转速电流双闭环直流调速系统。分别调节转速和电流，合理的选择调节器的结构和参数，使系统满足动态、稳态性能指标的要求。在MATLAB/ Simulink中建立仿真模型，设置各个模块的参数，仿真算法和仿真时间，运行得出仿真模型的波形图。通过对波形图的分析，说明直流调速转速电流双闭环控制系统具有良好的静态和动态特性。关键字：直流双闭环调速 MATLAB Simulink转速环 电流环PI调节器一、设计思路本次课设我们根据工程设计方法对 ASR 和 ACR 的结构及参数进行设计设计仿真。按照设计多环控制系统先内环后外环的一般原则，先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速系统中的一个环节，设计转速调节器。根据工程设计方法的基本思路我们首先选择电流调节器的结构。因为电流环作为内环，在稳态特性上我们要求电流无静差，以得到理想的堵转特性，在动态特性上我们要求实际系统不允许电枢电流在突加控制作用下时有太大的超调，以保证电流在动态过程不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。因而电流环应以跟随性能为主。所以本文采用典型Ⅰ型系统。对于转速环，由于转速环作为外环，主要要求系统抗干扰性能好和转速无静差，所以将转速环设计成典型Ⅱ系统[1]。双闭环直流调速系统的动态结构框图1-1 双闭环调速系统的动态结构框图上图 1-1是双闭环调速系统的实际动态结构框图。因为在电流检测信号的时候常常含有一些交流分量，我们为了不使它影响到调节器的输入加入了低通滤波。滤波环节传递函数用一阶惯性环节来表示。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