黄朝林的单闭环直流晶闸管调速系统设计

西华大学课程设计说明书

晶闸管直流单闭环调速系统的设计

摘要：主要运用电机学与自动控制原理所学知识，进行晶闸管直流单闭环调速

的设计。通过对直流电机和测速电机、自动控制等部分的参数的变化控制整个调速系统。此系统由速度调节器、功放、晶闸管整流电路、直流发电机、测速发电机等模块组成，来实现闭环直流调速。系统具有良好稳定性，调速范围广，便于控制，因此在许多具有调速要求的电力领域得到广泛的应用。先进行总体的系统设计，然后确定各个参数，当明确了系统传函之后，再进行稳定性分析，再运用Matlab进行仿真，得知设计结果是否符合要求。

关键词：速度调节器、晶闸管整理电路、直流发电机、闭环直流调速、Matlable

仿真

Abstract：The main use of the motor and the principle of automatic control of

the knowledge, conducting thyristor DC single closed loop speed control design.Based on the DC motor and speed of motor, automatic control and other parts of the parameters control of the speed regulation system.This system is composed of speed regulator, power amplifier, thyristor rectifier circuit, a DC generator, tachometer generator module.To realize closed loop DC speed regulation.The system has good stability, wide range of speed regulation, easy to control, so in many has the speed required by electric fields have a wide range of applications.First the overall system design, and then to determine the various parameters, when the system transfer function, then the stability analysis, using Matlable simulation, that whether it meets the requirements of design results.

Keywords：speed regulator, SCR processing circuit, DC generator, closed

loop DC speed regulation,Matlab simulation.

目录

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一、前言………………………………………………………………………………1 二、系统总体方案的设计……………………………………………………………2

2.1、调速方案的比较和选择…………………………………………………2 2.2、晶闸管直流单闭环调速系统……………………………………………4 2.3、控制系统结构框图………………………………………………………5 三、系统的性能指标参数……………………………………………………………6

3.1、静态参数设计计算………………………………………………………6 3.2、动态参数设计计算………………………………………………………7 四、稳定性分析………………………………………………………………………9

4.1、运用经典自动控理论分析………………………………………………9 4.2、利用MATLAB辅助分析……………………………………………………9 4.2.1、利用根轨迹分析…………………………………………………9

4.2.2、在频域内分析……………………………………………………11

五、系统校正…………………………………………………………………………11

5.1、系统的校正分析与计算…………………………………………………13

5.1.1、系统校正的工具…………………………………………………13 5.1.2、调节器的选择……………………………………………………13 5.1.3、校正环节的设计…………………………………………………14 5.2、校正后系统的验证………………………………………………………14 5.2.1、验证校正后的相位裕量…………………………………………15 5.2.2、利用Simulink仿真系统验证系统运行情况……………………15 六、总结与体会………………………………………………………………………17 七、参考文献…………………………………………………………………………18 八、参考文献…………………………………………………………………………19

一、 前言

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调速系统广泛运用于生产实践的各个领域，在实际生产中，大多数机械在不同的生产场合，对机械的运行速度有不同的要求，以提高生产效率和保证产品质量。从生产机械要求控制的物理量来看，拖动自动控制系统有调速系统、张力系统、随动系统等。而各种系统往往是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的控制系统。要求具有速度调节功能的生产机械很多，如各种机床、轧钢机、起重运输设备、造纸机、纺织机等等。

在工程实践中，有许多生产机械要求在一定范围内进行速度的平滑调节，且要具有良好的动态与静态性能。不同的生产机械对调速的要求不同所选择的调速方案也不同，常用的调速方法有机械的、电气的、液压的、气动的几种。在使用机械与电气调速上，也往往采用电气与机械配合的方法来实现调速，在纯机械方法的调速设备中，驱动用电机一般运行在固有机械特性的一个转速上。在纯电气方法调速中，电机运行在一个固有的机械特性或人为机械特性上。在电气与机械配合的调速设备中，可用电动机来得到多种转速，这是的机械调速机构就变得十分简单。电气调速系统又可分为交流调速和直流调速，与交流调速系统相比，直流调速系统具有极好运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样机构简单、价格便宜、制造方便、维护容易，但一直以来直流调速系统占垄断地位，广泛用于轧钢、矿山开采、海洋钻探、纺织、造纸以及高层建筑等需要高性能可控电力的拖动场合，因为直流调速是交流调速系统的基础、在理论和实践上都更为成熟。本次设计采用的是晶闸管直流单闭环调速，运用了速度调节器、触发电路、正桥功放、三相全控整流、直流电机、测速发电机等等，加上运用了反馈电路，调速范围广和稳定，且可实现通过反馈信号采取来实现自动调速，可应用于要求自动调速的生产领域。

在1980年前后，美国的Cleve博士在大学讲授线代代数课程时，发现应用其他高级语言编程极为不便，就构思并开发了Matlab，它是集命令翻译，科学计算于一身的一套交互式软件系统，经过在大学进行了几年的使用后，于1984年推出了该软件的正式版本，矩阵的运算变得日常容易。

在Matlab软件中，包括了两大部分：数学计算与工程仿真。其数学计算方面提供了强大的矩阵处理和绘图功能。在工程仿真方面，Matlab提供的软件支持几乎遍布各个工程领域，并且不断加以完善。本题通过把放大环节看成纯比例环节，电力电子变换环节看成一个时间常数很小的滞后环节-----即一节惯性环节，额定直流电动机是一个二阶线性环节，测速发电机看成一个反馈环节，然后再得到相应的结构框图和相关参数，就可应用Matlab进行仿真进行正确性的验证。

二、 晶闸管直流单闭环调速系统的设计

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2.1、调速方案的比较和选择

2.1.1、方案的介绍

直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为 (1)

式中Ua——电枢供电电压（V）； Ia ——电枢电流（A）； Ф——励磁磁通（Wb）； Ra——电枢回路总电阻（Ω）；

Ce——电势系数，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。 由式1可以看 …… 此处隐藏：2619字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……