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《电力拖动与运动控制系统》课程设计姓名：学号：专业：专题：双闭环直流调速系统的设计指导教师：设计地点：电工电子实验中心2012年6月25课程设计任务书专业年级学号学生姓名任务下达日期：2012年6月5日设计日期：2012年6月11日至2012年6月28日设计专题题目：双闭环直流调速系统的设计指导教师签字：日期：摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，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，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析，最后画出了调速控制电路的电气原理图。本文主要研究直流调速系统，它主要由5部分组成，包括系统总体方案设计、主电路设计、直流调速控制理论、Matlab仿真、数字控制器设计。设计中采用工程设计的方法对直流双闭环调速系统的电流和转速两个调节器进行设计，先设计电流调节器，电流调节器、电流检测环节构成电流环，然后将整个电流环看作是转速调节系统的一个环节，再来设计转速调节器，转速调节器、转速检测环节构成转速环，电流环通过电流元件的反馈作用稳定电流，电压环通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。设计遵从确定时间常数、选择调节器结构、计算调节器参数、校验近似条件的步骤一步一步的实现对调节器的具体设计。本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统，分析了系统工作原理和调速性能的改善，研究了IGBT模块应用中驱动、吸收、保护控制等关键技术.讨论了驱动电路、保护电路、传感器、数字触发、PWM调制器、双极式H型PWM电路、转速与电流控制器的原理,并给出了软、硬件实现方案。并通过Matlab进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。在双闭环调速系统中，电动机、晶闸管整流装置、触发装置都可按负载的工艺要求来选择和设计。根据生产机械和工艺的要求提出系统的稳态和动态性能指标，而系统的固有部分往往不能满足性能指标要求，所以需要设计合适的校正环节来达到。校正方法有许多种类，而且对一个系统来说，能够满足性能指标的校正方案也不是唯一的。在直流调速系统中，常用的校正方法有串联校正和并联校正两种，其中串联校正简便，且可利用系统固有部分中的运算放大器构成有源校正网络来实现。因此，本章重点讨论直流调速系统的串联校正方法。自动控制原理中，为了区分系统的稳态精度，按照系统中所含积分环节的个数，把系统分为0型、I型、II型…系统。系统型别越高，系统的准确度越高，但相对稳定性变差。0型系统的稳态精度最低，而III型及III型以上的系统则不易稳定，实际上极少应用。因此，为了保证一定的稳态精度和相对稳定性，通常在I型和II型系统中各选一种作为典型，称为典型I型和II型系统，作为工程设计方法的基础。关键词：反馈;转速调节器；双闭环；电流调节器;直流可逆调速数字触发;PWM控制器双闭环;内外限幅PI;Matlab。目录前言..............................................................................................................................................................目录.......................................................................................................................................................................v前言...................................................................................................................................................................11绪论...................................................................................................................................................................11.1调速方法.................................................................................................................................................31.2直流调速系统用的可控直流电源.........................................................................................................31.2.1静态控制整流器..........................................................................................................................41.2.2直流斩波器或脉宽调制转换器。..............................................................................................41.2.3旋转变流机组。..........................................................................................................................41.3PWM控制系统的优点..........................................................................................................................41.4双闭环调速系统及其静特性...............................................................................................................51.4.1双闭环调速系统的组成.............................................................................................................51.4.2双闭环直流调速系统的概述....................................................................................................61.4.3静特性.......................................................................................................................................61.5系统的动态校正----PI调节器设计......................................................................................................72相关参数计算及仿真.......................................................................................................................................82.1设计参数及其计算.................................................................................................................................82.2检验近似条件.........................................................................................................................................92.3MATLAB仿真图.................................................................................................................................103.心得小结..........................................................................................................................................................11参考文献.............................................................................................................................................................14附录.....................................................................................................................................................................15徐海学院09级《电力拖动与运动控制系统》课程设计第1页前言直流电机调速系统在现代化工业生产中已经得到广泛应用。直流电动机具有良好的起、制动性能和调速性能，易于在大范围内平滑调速，且调速后的效率很高。针对直流电机调速的方法也很多，目前国内外也研究了一些调速的控制器。例如已经用于实际生产的直流电机无级电子调速控制器采用国际先进的IGBT大功率模块