不可逆V-M双闭环直流调速系统设计（运动控制系统课程设计）.docxVIP

常用符号表一、元件和装置用的文字符号（按照国家GB/T 7159-1987）ACRASR CGT电流调节器转速调节器电容器触发装置MUPEVT电动机（总称）电力电子变换器晶体管；晶闸管；功率开关器件二、参数和物理量文字符号B磁通密度C电容；输出被控变量Cc直流电机在额定刺痛下的电动势系数?频率GD2飞轮惯量I电流；电枢K控制系统放大系数Kρ比例放大系数n转速Pm电磁功率R电阻；电枢回路总电阻Ra直流电机电枢电阻R0限流电阻S视在功率s静差率；转差率T时间常数，开关周期t时间Te电磁转矩TL负载转矩tp峰值时间tr上升时间U电压；电枢供电电压U2变压器二次侧（额定）电压Ud整流电压；直流平均电压Um峰值电压α转速反馈系数；可控整流器的触发延迟角β电流反馈系数；可控整流器的逆变角γ电压反馈系数；相角裕度；PWM电压系数ξ阻尼比λ电压允许过载倍数σ漏磁系数；转差功率损耗系数，超调量φ磁通摘要电力拖动实现了电能与机械能之间的能量转换，而电力拖动系统-运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流频率等输出量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。随着发展，人们研制并生产出了各类新型控制系统。而直流调速系统因具有良好的启动、制动性能，宜于在宽范围内平滑调速，在电力拖动领域中得到了广泛的应用。随着电力电子技术的发展，近代直流调速系统经常使用以电力电子器件组成的静止式可控直流电源作为电动机的供电装置。采用可控晶闸管组成整流器的是晶闸管整流器-电动机系统。目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管－电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward-Leonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。关键词： V-M；直流调速系统；双闭环第1章系统设计任务1.1性能指标要求：稳态指标：系统无静差动态指标：；空载起动到额定转速时。1.2给定电机及系统参数，，，，，主回路总电阻，系统飞轮惯量，系统最大给定电压，ACR、ASR调节器限幅值调到为，1.3设计步骤及说明书要求1 画出双闭环系统结构图，并简要说明工作原理。2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并选择变压器容量；选择晶闸管的参数并确定过流、过压保护元件参数。3 分析触发电路及同步相位选择。4 设计ACR、ASR并满足给定性能指标。5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。第2章主电路选型和闭环系统2.1整体设计本设计如图2.1设计的总框架，由三相直流电给直流电机的供电，采用三相桥式整流电路变成三相直流电源将生活中的三相交流380V电源进行整流，最后提供给直流电动机。设计中直流电动机由单独的可调整流装置供电，采用三相桥式全控整流电路作为直流电动机的可调直流电源。通过调节触发延迟角а的大小来控制输出电压Ud的大小，从而改变电动机M的电源电压。由改变电源电压调速系统的机械特性方程式: n=( Ud/CeФ)-(R0+Ra)T/ CeCTФ2（2-1）式中 Ud—整流电压（V）；R0—整流装置内阻（Ω）；由此可知，改变Ud，可改变转速n。图2.1双闭环直流调速系统设计总框架2.2主电路选型图2.2晶闸管整流器-电动机调速系统（V-M系统）原理图变压调速是直流调速系统的主要调速方法，直流调速系统常用的直流电源有三种①旋转变流机组；②静止式可控整流器；③直流斩波器或脉宽调制变换器。随着电力电子技术的发展，近代直流调速系统经常使用以电力电子器件组成的静止式可控直流电源作为电动机的供电装置。采用可控晶闸管组成整流器的是晶闸管整流器-电动机系统。目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管－电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward-Leonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。图2.2绘出了晶闸管-电动机调速系统(简称V-M系统)的原理图。通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，改变可控整流器平均输出直流电压Ud，从而实现直流电动机的平滑调速。晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，门极电流可以直接用电子控制；响应时间是毫秒级，具有快速的控制作用；运行损耗小，效率高；这些优点使V-M系统获得了优越的性能。目前在各种整流电路中，由于三相全控桥整流电路输出电压波动小，适合直流电动机的负载，并且该电路组成的调速装置调节范围广（将近50）。所以把该电路应用于本设计，能实现电动机连续、平滑地转速调节、电动机不可逆运行等技术要求。主电路图如图2.3所示。图2.3 主电路原理图如图所示，三相全控桥整流电路可实现对共阴极组和共阳极组同时进行控制，控制角都是α。在一个周期内6个晶闸管都要被导通一次，导通顺序依次为VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6。