晶闸管-电动机调速系统的设计

届分类号：单位代码：毕业论文（设计）晶闸管-电动机调速系统的设计姓名学号年级专业系（院）指导教师年3月8日1摘要双闭环调速系统是现阶段最为常用的调速系统。该系统具有结构简单、可操作性好、调速精度很高、可靠性与稳定性也很理想等优点。该系统设置了调节转速的转速调节器和调节电流的电流调节器两个调节器来实现转速调节。本设计是基于对V-M系统的设计，先完成系统的结构框架，确定主电路的组织形式并完成对其各个元器件的设计、选型与选参。之后设计了包括保护电路与缓冲电路在内的整个驱动电路。继而是本文的重点--控制电路的设计，确定其结构和元部件，并完成各元件参数计算。最后，用MATLAB仿真软件对整个电路进行了仿真，并附上了整个系统的电气总图。关键词：直流调速系统；PI调节器；仿真分析；2AbstractDoubleclosed-loopspeedcontrolsystemistheidealperformance,wideapplicationofDCspeedregulatingsystem。Thissystemhassimplestructure,goodoperabilityandhighprecisionofspeedandreliabilitywithadvantagesofhighstability,widespeedrange.Doubleclosedloopspeedregulationsystemsettingthespeedregulatorandcurrentregulatortoadjustthespeedandcurrentrespectively,toachievethegoalofsteadyspeed.Thisdesignadoptsthree-phasefully-controlledbridgecircuitofpowersupply,makesurethestructureofthewholesystemframework,determinetheorganizationformofthemaincircuitandcompletethevariouscomponentsofthedesign,typeselection,choosetoparticipate.Afterdesign,includingprotectionandbuffercircuit,drivecircuit.Intheend,isthefocusofthisarticle,thedesignofthecontrolcircuit,determinethestructureandcomponents,andcompletecontrolcircuitelementparameterscalculation,MATLABsimulationsoftwareforthewholecircuitaresimulated,attachtheelectricalgenerallayoutofthewholesystem.Keywords:DCspeedcontrolsystem；PIregulator；simulationanalysis；3目录1绪论.........................................................................................................................................11.1晶闸管电动机直流调速系统的发展及概述..............................................................11.2研究课题的目的和意义..............................................................................................11.3设计要求和内容........................................................................................................12系统电路的结构和组成..........................................................................................................22.1主电路的选择与确定..................................................................................................22.2双闭环调速系统的组成..............................................................................................33主电路各器件的选择和计算..................................................................................................43.1整流变压器的计算和选择..........................................................................................43.2整流晶闸管的选型......................................................................................................63.3平波电抗器的选型......................................................................................................63.4主电路保护电路的设计..............................................................................................83.5驱动电路的设计........................................................................................................124转速、电流双闭环调速系统的设计....................................................................................134．1电流调节器的设计.................................................................................................134．2转速调节器的设计.................................................................................................165基于MATLAB的系统仿真.................................................................................................21附图...........................................................................................................................................24结论...........................................................................................................................................25参考文献...................................................................................................................................26谢辞...........................................................................................................................................27临沂大学2015届本科毕业设计11绪论1.1晶闸管电动机直流调速系统的发展及概述调速控制系统自诞生以来就发展异常迅速。20世纪初期出现了第一支电子管（可在真空中控制电子流），很快便有了用对密封在管内的水银进行蒸馏产生的电弧来控制电流的水银整流器。其性能与早期晶闸管极为相似。1947年贝尔发明了晶体管，它应用硅二极管作为半导体，由于其优异的性能而得到广泛应用，到了1964年，晶闸管整流装置系统进一步成熟，逐步取代了早期的整流器，使变流技术发生翻天覆地的变化。直流电机因为控制精度比较高且易于控制，一直被广泛应用，被人们认为难以被其他电机所取代。直流电机起、制动性能非常理想，可以很方便的大范围内平滑调速，在快速正反转的运动控制领域中应用更是广泛。直流调速技术是电力电子技术中发展较早的技术，在各方面都已趋于成熟，所以应首先弄清直流传动控制系统。1.2研究课题的目的和意义V-M系统一般是通过调节触发脉冲的相位来改变电压幅值从而实现平滑调速的。但对高精度负载来说，正常的开环调速系统一般不能满足对静差率的要求，这时就必须要采用闭环控制系统。闭环调速系统中，单闭环调速系统的调节作用受各个环节的迟滞，其抗扰动的能力较差。而双闭环调速系统由于增添了一个内环反馈，扰动需要通过内外两环反馈，往往调速性能更为理想，因此，其在电气传动领域当被广泛采用，它有着优良的动、静态特性。而且多种复杂的交、直流运动控制系统均是以其为基础，所以掌握双闭环调速系统对人们的生产生活有着至关重要的作用[1]。1.3设计要求和内容1.3.1调速系统设计要求1.该调速系统可连续平滑调速，具有足够宽的调速范围。2.该控制系统具有优良的静态性能，无静差。3.该调速系统稳态性能：调速范围不小于20，静差率不大于百分之五。4.系统技术参数：电动机参数：=220VNU=53.0ANI1500minNnr==1.2l0.58aR=W临沂大学2015届本科毕业设计2电枢回路总电阻：=0.29RSW1.3.2系统设计内容本设计基于转速、电流双闭环调速系统，主要包含以下几个方面。1.根据题目要求，确定主电路与调速电路的构成，并绘出其原理图。2.确定主电路各个元部件，并完成各个元部件主要参数的计算。3.驱动电路的设计与完成。4..绘制出整个系统原理图，并用Matlab仿真软件完成仿真分析作业。2系统电路的结构和组成2.1主电路的选择与确定在生产生活中并没有大规模存在的直流电，一般需要将三相电经整流环节整流成直流电后才能向直流电机供电。当然，在这个过程中间必须有驱动电路与保护电路。我们需要根据各个元件在电路当中的位置与作用来分别选择与计算各自参数，如图2-1所示为本设计系统电路设计框图。图2.1系统电路设计框图在V-M系统中，一般是用改变脉冲的相位的方法来改变输出电压，最终来实现调速。由于本设计对直流脉动电压的要求比较高，再考虑经济性等方面，主电