双闭环逻辑无环流可逆调速河南工业大学.docx

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运动控制系统
课程设计
题 目： 双闭环逻辑无环流可逆调速系统设计
院系名称： 电气学院
专业班级： 自动化1106
学生姓名：
学 号：
指导教师：
设计地点： 31520
设计时间：
设计成绩： 指导教师：
本栏由指导教师根据大纲要求审核后，填报成绩并签名。
摘 要 3
方案选择 3
.采用单闭环直流调速系统 3
可控硅元件的选择 3
晶闸管正反向重复峰值电压的确定 3
晶闸管电流等级的选择 4
晶闸管的选择 4
平波电抗器的选择 4
平波电抗器的有关参数计算 4
双闭环系统 6
双闭环的原理 6
双闭环的稳态结构图和静特性 7
双闭环直流调速系统的动态数学模型 8
逻辑无环流可逆调速系统 14
可逆调速系统的方案 14
可逆系统的组成 15
逻辑装置的功能 15
逻辑无环流系统运行状态分析 15
电机正向运行 16
电机正向制动状态 16
电机停车 17
参考文献 17
摘要
随着科学技术的不断发展，人们开始了很多方面的探索。对于自动控制系统方面，在 工业，农业，交通运输和国防上，广泛应用电动机来拖动工作机械。较为先进的工作机械 和生产工艺，普遍要求对生产机械的可靠性有严格要求。故本设计主要介绍了双闭环逻辑 无环流可逆调速系统，并通过与带电流截止负反馈有环流可逆调速系统优缺点比较，更进 一步验证了前者的优越性以及可靠性。
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现 转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载 动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。
本设计介绍了双闭环调速系统的原理，转速环和电流环的作用，并与电流截止负反馈 进行了比较。介绍了逻辑无环流调速系统的原理，对其控制器的要求，以及它比有环流调 速系统的优越性。从而更进一步的论证了本设计的可行性。
关键字：转速环、电流环、无环流、回馈制动
1方案选择

但因为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。在单闭环直流调 速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值 Idcr
以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。
带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程中，起动电流达到最大值 Idm后，
受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。
2可控硅元件的选择
晶闸管正反向重复峰值电压的确定
三相桥式整流电路，一闸管正反向重复峰值电压 U DRM及Urrm ,对于三相桥式电路
Udrm =Urrm =K5-2U21 = 2 -2 250 = 707
式中K5为电压安全系数，取 九二2.
根据计算所得品闸管，选取晶闸管 Udrm =Urrm=800V
晶闸管电流等级的选择
三相桥式整流电路，品闸管的最大导通角为120。，晶闸管的平均电流
If = max = 2晨= 2 = max e
选取晶闸管白^额定电流Ikp,应满足
Ikp _ K4IF =2 =
式中 K4 ——电流安全洗漱，取 K4=2；
IKP =20A
从计算所得晶闸管的电流和电压，选取晶闸管的型号为 KP-20-800.
晶闸管的选择
依据这两个极限值，选用东芝公司生产的带续流二极管的一单元 IGBT真块
型号
Vcex/V
Ic/A
MG600Q1US51
1200
600
3平波电抗器的选择
平波电抗器的有关参数计算
为了抑制电枢电流的断续和脉动，又要顾及到电路反应的快速性，电枢电路中必须具 有适当大小的电感，因此电枢电路中的电感要进行计算，电枢电路中电感不足的部分用平 波电抗器的电感来填补，下面先求初电动机电枢电感和变压器漏感，在按电枢电流连续和 抑制电流脉动分别求出电路总电感，取两个总电感的最大者为电枢电路总电感，总电感中 去掉电动机电枢电感、变压器漏感和连接线电感，便是平波电抗器应有的电感。
.电动机D的电枢电感Ld
(3-1)
Ld = Kd Ued (mH)
2PnedJ
式中Kd电机绕组电感系数，无补偿绕组的直流电机， Kd =8000; P电机磁极对数。
于是使得
Ld =8000
220
2 2 1000
二 35mH
.变压器每相漏感Lb
变压器漏感可按下式近似计算
Lb
10Uk %U2
(3-2)