直流电机双闭环系统的最佳工程设计.doc
《直流电机双闭环系统的最佳工程设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《直流电机双闭环系统的最佳工程设计.doc(17页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、运动控制课程设计专业:电气工程及其自动化学生姓名:袁 同 浩 指导教师:江 可 万完成时间:2024年7月18日运动控制课程设计 -双闭环系统的最佳工程设计1运动控制课程设计摘要 1 -第一章 设计任务 3 1。1 系统性能指标 3 1.2设计内容- 3 1.3应完成的技术文件- 3 -第二章 设计说明 5 -2.1 综述- 5 2。1.1电机学- 5 -2.1.2电力电子技术 5 2。1。3微电子技术 5 2.1。4控制理论- 6 -2.2 整流主电路 6 2.3 整流触发电路 8 -2.3。1脉冲形成于放大环节- 8 2.3。2锯齿波的形成和脉冲移相环节 8 2。3.3同步环节- 9 -2
2、。4 转速电流双闭环控制系统- 10 -2.4。1稳态工作原理 10 -2。4.2 动态工作原理 11 第三章 各参数计算- 13 -3。1整流装置的计算 13 -3。1.1变压器二次侧相电压的计算 13 3。1。2变压器及晶闸管容量计算 13 3.1。3平波电抗器的电感量的计算 14 3.1。4晶闸管保护电路的计算 14 -3。2 控制电路参数的计算- 15 -3.2.1电动机额定参数及晶闸管变流器参数 15 3。2.2 调节器参数的计算 15 -3.3 系统设计- 16 -3.3.1 电流环的设计- 16 -3.3.2转速环的设计- 18 参考资料 21 -附录 22 -1运动控制课程设计
3、摘要转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态特性优良、应用范围最广的调速系统。电流环设计成典型I型系统,具有很好的跟随性;速度换设计成典型II型系统,具有良好的抗干扰性能。本课程设计旨在按照工程设计方法设计出符合一定动、静特性指标的调速系统。其中电机参数有指导老师给定,大部分参数由自己计算得出。正个课程设计包含电力电子技术、自动控制技术以及直流电机调速原理。最后使用仿真软件MATLAB进行仿真.关键字 双闭环 直流调速 仿真 MATLAB第一章 设计任务本课程设计旨在设计出一套直流电动机的双闭环控制系统。电动机铭牌参数如下:;;; ;具体任务包含以下各方面。1.1 系统性能指标1) 调速范围
4、。2) 静差率。3) 电流超调量.4) 空载起动到额定转速的超调量 ,调整时间 。5) 当负载变化20%的额定值、电网电压波动10额定值时: 最大动态速降 . 动态恢复时间 . 1。2设计内容1) 设计系统原理图。2) 计算调节器参数及其它参数。3) 编写课程设计说明书。1.3应完成的技术文件1) 设计说明书。2) 设计计算书.3) 系统原理图。4) 电气元件明细表。第二章 设计说明2。1 综述运动控制系统(motion control system)也可称作电力拖动自动控制系统(control systens of electric drive)。运动控制系统的任务是通过对电动机电压、电流、
5、频率等输入量的控制,来改变电动机的转矩、速度、位移等机械量,使其拖动的机械按照人们期望的要求运行,以满足工业现场的要求。随着工业的发展,对于运动控制的要求也越来越高,在这种背景下,运动控制系统日趋复杂,逐渐成为一个跨多学科的综合性技术。运动控制系统主要用到 以下学科的知识。2.1.1电机学电动机是运动控制系统的执行机构,电机的结果和原理决定了运动控制系统的设计方法和运行特性.随着新型数字电机的出现,也相应的出现了很多数字电机的控制系统。2.1。2电力电子技术以电力电子器件为基础的电力电子技术是运动控制系统的电源部分,其输出电源质量直接决定了整个系统的性能。新型电力电子器件的诞生也催生了新型的功
6、率放大和变换装置,这对于控制系统质量提升的有很大的积极作用。2。1。3微电子技术随着微电子技术的快速发展,各种高性能的大规模甚至超大规模的集成电路层出不穷,极大地方便和简化了运动控制系统的硬件设计和调试工作,提高了系统可靠性.同时高速、大内存、多功能的处理器的应用也是各种复杂算法成为可能,提高了控制精度缩短了开发周期.2.1。4控制理论控制理论是运动控制的理论基础,是指导系统分析和设计的依据。早期的经典控制理论催生了经典的PID控制器。随着科技进步,新的控制理论的出现也带来了运动控制领域控制方法的技术变革.本次课程设计主要是用经典的PID控制器实现对电机的控制。运动控制系统从大的方面可以分成两
7、类:直流调速和交流调速。在发展的早期,由于上述学科尚处于起步阶段,交流调速显得十分困难。在需要调速的领域主要是直流调速系统。这依赖于直流调速本身所具有的很多优越性。由电机学知识可以了解到,直流电机数学模型简单,调速方便,而其中又以改变电枢电压的方法最为灵活。本课程设计采用的也是此种方法。其中主要包括三相晶闸管相控整流主电路、相控整流触发电路和双闭环控制电路。2.2 整流主电路整流电路(Rectifier)是电力电子电路中出现最早的一种,它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备.整流电路应用十分广泛,直流电机就是其中一种十分常见的负载。整流电路可从很多角度进行分类,主要分类方法是:按组成
8、的器件可分为不可控、半控和全控三种;按电路结构可分为桥式电路和零式电路;按交流输入相数分可分为单相、双相、三相和多相电路;按控制方法又可分为相控整流和斩波控制整流电路。本系统采用的是三相全控桥式晶闸管相控整流电路。这是因为电机容量相对较大,并且要求直流脉动小、容易滤波。其交流侧由三相电网直接供电,直流侧输出脉动很小的直流电。在分析时把直流电机当成阻感性加反电势负载.因为电机电流连续所以分析方法与阻感性负载相同,各参量计算公式亦相同。主电路拓扑结构如图2-21所示。 现简述其工作原理:在图2-21中,习惯将其中阴极连在一起的三个晶闸管(VT1,VT3,VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的三个晶
9、闸管(VT4,VT6,VT2)称为共阳极组。此外习惯上希望晶闸管按从1到6的顺序 图21 三相桥式整流电路主电路依次导通。为此将晶闸管按图示的顺序编号。在后面的分析完毕之后,可以看出,按此编号的晶闸管的导通顺序是VT1-VT2VT3VT4-VT5-VT6。晶闸管导通规则是阳极有正向电压同时基极有触发脉冲。依据此规则可以画出当控制角时的波形图.如图222所示.如图从相电压波形看,三相桥式全控可看成两个半波电路的串联,输出电压是共阳极组和共阴极组的叠加。当时,其实就相当于三相桥式不控整流电路。在电动机负载是,为了保持电流连续通常在电枢回路串入大电感。因此主回路电流可认为是平直的。随着控制角的增大输
10、出电压将会减小.其输出电压和控制角的关系如下式 图22 控制角时的波形图 2。3 整流触发电路上述的晶闸管可控整流电路是通过改变触发角的大小,即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小的,属于相控电路。为保证相控电路的可靠工作,很重要的一点是应保证在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效地触发信号。图231是同步信号为锯齿波的触发电路.此电路输出可为双窄脉冲,也可为单窄脉冲,适用于两个晶闸管同时导通的电路,比如本次课程设计中的三相全控桥式电路。它可分为三个环节:脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。2。3.1脉冲形成于放大环节=0时,由后面分析可知,V4基极电压为零,V4截止.电源E(
11、+15V)通过、V5、V6向电容C3充电。由于电流很大,V5很快饱和,其集电极电势近似于-15V,V7、V8截止,无脉冲输出。=0.7时,V4导通,电容C3通过V4放电,A点电势近似1.4V(两个PN结).由于电容两端电势不能突变,V5基极电势近似为30V,V5截止。此时V5集电极电势迅速回到3.1V(VD6、V7、V8三个PN结)左右,V7、V8同时导通,将脉冲放大后由变压器TP二次侧输出。随着电容的放电,V5集电极电势上升,直到15V,V5又重新导通。此时脉冲输出结束.从以上分析可见,脉冲前沿由V4导通时刻决定,脉冲宽度与电容放电(或反向充电)时间常数决定。2。3.2锯齿波的形成和脉冲移相
12、环节本电路采用恒流源的方法产生锯齿波.其中,、组成一恒流源,它与、一起组成锯齿波发生电路。当截止时,对充电,两端电压为即,按线性增长,也按线性增长。可以改变恒流源电流,从而改变锯齿波斜率。当导通时,由于阻值很小,电容C2迅速放电,迅速到零左右。当V2周期性的导通关断。在上便形成了锯齿波。由于V3射极跟随器的作用,也形成以锯齿波。V4管的基极电压由锯齿波电压、直流控制电压、直流偏移电压叠加而成。的目的是确定直流控制电压=0时的脉冲初始相位。2.3。3同步环节在锯齿波的同步触发电路中,同步是指要求锯齿波的频率和主电路(即三相电源)的频率相同且相位关系确定不变。要做到这一点,就要使V2的开关频率与主
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 直流电机 闭环 系统 最佳 工程设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。