运动控制课程设计-郑兵-自动化1081.doc

运动控制课程设计-郑兵-自动化1081
武汉理工大学华夏学院《电力拖动自动控制系统——运动控制系统》课程设计
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武汉理工大学华夏学院
课程设计报告书
题 目
直流双闭环的理论分析 2
双闭环调速的工作过程和原理 2
双闭环直流调速系统的组成及其静特性 3
双闭环直流调速系统的数学模型 7
调节器的工程设计方法 7
电流环、速度环的设计 8
第二章 触发电路设计 12
TC787介绍 12
触发电路的设计 13
第三章 晶闸管保护电路设计 14
晶闸管过电压保护电路设计 14
晶闸管过电流保护电路设计 17
设计总结与体会 18
参考文献 20
附录 22
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第一章 直流调速系统设计
直流调速系统的调速原理
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广范围内平滑调速，所以由晶闸管—直流电动机(V—M)组成的直流调速系统是目前应用较普遍的一种电力传动自动化控制系统。它在理论上实践上都比较成熟，而且从闭环控制的角度看，它又是交流调速系统的基础[1，6]。
从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此，调速系统是最基本的电力拖动控制系统。直流电动机的转速和其它参量的关系和用式（2—1）表示
（2—1）
式中 n——电动机转速；
U——电枢供电电压；
I——电枢电流；
R——电枢回路总电阻，单位为
——由电机机构决定的电势系数。
在上式中， 是常数，电流I是由负载决定的，因此，调节电动机的转速可以有三种方法：
（1）调节电枢供电电压U；
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（2） 减弱励磁磁通；
（3） 改变电枢回路电阻R。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱励磁磁通虽然能够平滑调速，但调速的范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上做小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以改变电压调速为主。
电流、转速双闭环直流调速系统的理论分析
双闭环调速的工作过程和原理
双闭环调速系统的工作过程和原理: 电动机在启动阶段,电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号,经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值, 电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后, 速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始起作用。对负载引起的转速波动,速度调节器输入端产生的偏差信号将随时通过速度调节器、电流调节器来修正触发器的移相电压,使整流桥输出的直流电压相应变化,从而校正和补偿电动机的转速偏差。另外电流调节器的小时间常数, 还能够对因电网波动引起的电动机电枢电流的变化进行快速调节,可以在电动机转速还未来得及发生改变时,迅速使电流恢复到原来值,从而使速度更好地稳定于某一转速下运行
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[1，5，，6，8]。
双闭环直流调速系统的组成及其静特性
一、双闭环直流调速系统的组成
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。两者之间实行嵌套连接，如图2—4所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入