电力拖动自动控制系统课程设计-转速电流双闭环直流调速系统.docx

课程设计说明书
课程名称：
电力拖动自动控制系统
设计题目：
转速电流双闭环直流调速系统
院
系：
电子信息与电气工程学院
学生姓名：
学 号：
专业班级： 2008 级自动化 1 班
指导教师：
2011年12 月 11 日
转速电流双闭环直流调速系统
摘 要：此设计利用晶闸管、二极管等器件设计了一个转速、电流双闭环直流晶闸管调速系统。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者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。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。分析双闭环直流调速系统的特性。
关键词： 双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器，

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自 70 年代以来，国外在电气传动领域内，大量地采用了 “晶闸管直流电动机调速 ” 技术（简称 KZ —D 调速系统），尽管当今功率半导体变流技术已有了突飞猛进的发展，
但在工业生产中 KZ — D 系统的应用还是占有相当的比重。在工程设计与理论学****过程
中，会接触到大量关于调速控制系统的分析、综合与设计问题。传统的研究方法主要有
解析法，实验法与仿真实验，其中前两种方法在具有各自优点的同时也存在着不同的局
限性。双闭环（电流环、转速环）调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传
动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良
好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采
用转速负反馈和 PI 调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速
无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等
等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控
制动态过程的电流或转矩。 在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈环节是专门用来控，
制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不
能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件
下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许
最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即
降下来使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转
速是线性增长的。这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。
设计方案
方案比较
方案一：单闭环直流调速系统
单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。 在电动机轴上装一台测速发电机 SF ,引出与转速成正比的电压 Uf 与给定电压 Ud 比较后 ,得偏差电压 U , 经放大器 FD ,产生触发装置 CF 的控制电压 Uk ,用以控制电动机的转速 ,如图 所示。
电压 放大器 整流触发装置 电动机 负载
速度检测
图 方案一原理框图
方案二：双闭环直流调速系统
该方案主要由