带电流截止负反馈的转速闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计.docxVIP

湖南科技大学信息与电气工程学院《课程设计报告》题目：带电流截止负反馈的转速闭环的数字式可逆直流调速系统的仿真与设计专业：电气工程及其自动化班级：电气三班姓名：学号：指导教师：吴新开课程设计任务书题目带电流截至负反馈的转速闭环的数字式直流调速系统设计时间十七周~十八周设计目的：应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础设计要求：1.?应详细叙述控制系统各部件的方案选择2.?应详细叙述控制系统的设计过程及参数选择的理由.3.?设计报告应包括控制系统原理图一份(用A3图纸),并附系统工作原理说明.4.?仿真结果曲线图要有性能分析.5.?设计报告应有自己的设计感想.6.?设计报告除应交文字版外,还应递交电子版.7.?设计报告必须在1月10日前交.总体方案实现：1 可控电源选择脉宽调速系统，即采用直流PWM调速系统2 主电路选用V-M系统，采用三相桥式全控整流电路，并增加抑制电流脉动的措施，为此设置平波电抗器。触发电路采用三相集成触发器。3 确定整流装置的放大倍数4 设计电流调节器和转速调节器，确定其参数，调节器结构5 用protel99se绘制主电路原理图6 系统的matlab仿真运行，确定系统的仿真模型，转速，电流仿真波形指导教师评语：评分等级：（ ）指导教师签名：一．设计目的应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础。设计参数1、直流电动机（1）各参数如下：输出功率为:10Kw，电枢额定电压220V电枢额定电流50A，额定励磁电流2A额定励磁电压110V，功率因数0.85电枢电阻0.15欧姆，电枢回路电感100mH电机机电时间常数2S，电枢允许过载系数1.5额定转速970rpm2、环境条件：电网额定电压:380/220V，电网电压波动:10%环境温度:-40~+40摄氏度，环境湿度:10~90%3、控制系统性能指标：电流超调量小于等于5%空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%调速范围D＝20，静差率小于等于0.03.反馈控制闭环直流调速系统的工作原理限流保护—电流截止负反馈为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大问题,系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理,要维持哪一个物理量基本不变,就应该引入那个物理量的负反馈。那么引入电流负反馈,应该能够保持电流基本不变,使它不超过允许值。但是这种作用只应在起动和堵转时存在,在正常运行时又得取消,让电流自由地随着负载增减,这样的当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈叫做电流截止负反馈,简称截流反馈。为了实现截流反馈,须在系统中引入电流截止负反馈环节。如图1所示,电流反馈信号取自串人电动机电枢回路的小阻值电阻RS,IdRS正比于电流。设Idcr为临界的截止电流,当电流大于Idcr时将电流负反馈信号加到放大器的输入端,当电流小于Idcr时将电流反馈切断。为了实现这一作用,须引入比较电压Ucom。图1a中利用独立的直流电源作比较电压,其大小可用电位器调节,相当于调节截止电流。在IdRS与Ucom之间串接一个二极管VD,当IdRSUcom时,二极管导通,电流负反馈信号Ui即可加到放大器上去;当IdRS≤Ucom时,二极管截止,Ui即消失。显然,在这一线路中,截止电流Idcr=Ucom/RS。图2-1b中利用稳压管 VST的击穿电压Ubr作为比较电压,线路要简单得多,但不能平滑调节截止电流值。图1 电流截止负反馈环节图2 电流截止负反馈环节的输入输出特性图3 带电流截止负反馈闭环调速系统的静特性电流截止负反馈环节的输入输出特性如图2所示,它表明:当输入信号(IdRs-Ucom)为正值时,输出和输入相等;当(IdRs-Ucom)为负值时,输出为零。这是一个非线性环节(两段线性环节),将它画在方框中,再和系统的其它部分联接起来,即得带电流截截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图4,图中Ui表示电流负反馈信号电压,Un表示转速负反馈信号电压。图4 带电流截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图设计过程主电路和控制系统确定主电路选用V-M系统，采用