VM直流调速系统课设
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运控课设——直流电动机调速系统设计
直流电动机调速系统设计1 设计任务1.1 主要任务（1）设计出三相全控桥式整流电路拓扑结构； （2）设计出触发系统和功率放大电路；（3）采用开环控制、转速单闭环控制、转速外环+电流内环控制；（4）器件选择：晶闸管选择、晶闸管串联、并联参数选择、平波和均衡电抗器选择、晶闸管保护设计。
1.2 初始条件用晶闸管整流器供电的V-M 系统，主电动机额定功率。
直流电机铭牌参数：U N =220V, I N =55A, n N =1000r/min ，电枢回路总电阻R=1Ω，Ce=0.192*min/r ，电磁时间常数：T1=0.00167s ，机电时间常数：Tm =0.075s ，额定转速时的给定电压：Unm =10V2 设计思路转速、电流双闭环调速系统属于多环控制系统。
目前都采用由内向外，一环包围一环的系统结构。
每一闭环都设有本环的调节器，构成一个完整的闭环系统。
设计多环系统的一般方法是，由内环向外环一环一环地进行设计。
对双闭环调速系统而言，先从内环（电流环）开始，根据电流控制要求，确定把电流环校正为哪种典型系统，按照调节对象选择调节器及其参数。
设计完电流环后，就把电流环等效成一个小惯性环节，作为转速环的一个组成部分，然后用同样的方法进行转速环的设计。
然后通过MATLAB 进行动态分析，根据分析情况更改实现方案，对参数进行调整等。
在转速、电流双闭环调速系统中，既要控制转速，实现转速无静差调节，又要控制电流使系统在充分利用电动机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，其关键是处理好转速控制与电流控制之间的关系，就是将二者分开，用转速调节器ASR 调节转速，用电流调节器ACR 调节电流。
ASR 与ACR 之间实现串级连接，即以ASR 的输出电压Ui 作为电流调节器的电流给定信号，再用ACR 的输出电压Uc 作为晶闸管触发电路的移相控制电压。
从闭环反馈的结构看，转速环在外面为外环，电流环在里面为内环。
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入、输出限幅电路的PI 调节器，且转速与电流都采用负反馈闭环。
VM双闭环直流调速系统设计说明
目录第一章.双闭环直流调速系统的工作原理 (02)1.1晶闸管-电动机直流调速系统 (02)第二章.控制系统的设计 (03)2.1设计容和要求 (03)2.2双闭环直流调速系统的组成 (03)2.3 主电路参数设计 (04)2.4晶闸管的触发电路 (07)2.5双闭环调速系统的组成和设计 (09)第三章.基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真 (14)3.1电流环的动态结构图以与仿真图 (14)3.2双闭环直流调速结构图以与仿真图 (15)设计总结 (18)参考文献 (19)V-M转速直流双闭环直流调速系统摘要本次设计利用晶闸管等器件设计了一个V-M转速、电流双闭环直流调速系统。
通过分析直流双闭环调速系统的组成，设计出系统的电路原理图。
该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以与转速检测环节、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。
采用工程设计的方法对直流双闭环调速系统的电流和转速两个调节器进行设计，先设计电流调节器，然后将整个电流环看作是转速调节系统的一个环节，再来设计转速调节器。
遵从确定时间常数、选择调节器结构、计算调节器参数、校验近似条件的步骤一步一步的实现对调节器的具体设计。
关键词：双闭环转；速调节器；电流调节器第一章双闭环直流调速系统的工作原理1.1晶闸管-电动机直流调速系统图1.1是V-M系统的简单原理图。
图中V是晶闸管变流装置，可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，通过调节触发装置GT的控制电压U c来移动触发脉冲的相位，以改变整流电压U d，从而实现平滑调速。
由于V-M系统具有调速围大、精度高、动态性能好、效率高、易控制等优点，且已比较成熟，因此已在世界各主要工业国得到普遍应用。
-+图1.1 晶闸管-电动机直流调速系统（V-M系统）但是，晶闸管还存在以下问题：（1）由于晶闸管的单向导电性，给系统的可逆运行造成困难；（2）由于晶闸管元件的过载能力小，不仅要限制过电流和反向过电压，而且还要限制电压变化率（d u/d t）和电流变化率(d i/d t)，因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件；（3）当系统处于深调速状态，即在较低速下运行时，晶闸管的导通角小，使得系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，对电网产生不利影响；（4）由于整流电路的脉波数比直流电动机每对极下的换向片数要小得多，因此，V-M 系统的电流脉动很严重。
VM双闭环直流调速系统设计说明书
目录前言 (2)1.1任务书 (3)1.2 整体设计 (5)2. V-M直流调速系统结构与工作原理 (5)2.1 V-M直流调速系统的结构框图 (5)2.2 V-M直流调速系统的工作原理 (7)3.主电路设计 (8)3.1主电路设计结果及原理 (9)3.2主要参数计算及器件选择 (9)3.3主电路元件清单 (10)4.驱动电路设计 (11)4.1驱动电路设计结果 (11)4.2触发电路设计及工作原理 (11)5.保护电路设计 (13)5.1直流侧的过电压保护 (13)5.3保护电路元件清单 (14)设计总结 (15)参考文献 (16)电气原理总图 (17)前言转速，电流反馈操纵的直流调速系统是静，动态性能优良，应用最广的直流调速系统。
关于常常正反转运行的调速系统，如龙门刨床，可逆轧钢机等，缩短起动（或制动）过渡进程中，希望始终维持电流（电磁转矩）为许诺的最大值，使调速系统以最大的加（减）速度运行。
当达到稳固转速时，最好使电流当即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平稳，从而迅速转入稳态运行。
这种理想的启动电流呈矩形波，转速按线性增加。
这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能取得的最快的起动（制动）进程。
1.1任务书1.技术要求：（1）该调速系统能进行滑腻的速度调剂，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10）,系统在工作范围内能稳固工作（2）系统静特性良好，无静差（静差率S≤2）（3）动态性能指标；转速超调量δ<8%，电流超调量δ<5%，动态速降∆n≤10%，调速系统的过渡进程（调剂时刻）t s≤1s(4) 系统在5%负载以上转变的运行范围内电流持续（5）调剂系统中设置有过电压，过电流等爱惜，而且有制动方法2设计内容：（1）依照题目的技术要求，分析论证并确信主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理图（2）调速系统主电路元件的确信及其参数计算（包括有变压器，电力电子器件，平波电抗器与爱惜电路）（3）绘制V—M双闭环直流可逆调速系统的电气原理图（4）整理设计数据资料，课程设计总结。
V M双闭环直流调速系统课程设计报告
实训报告课程名称：专业实训专业：班级：学号：姓名：指导教师：成绩：完成日期： 2015 年 1月15 日任务书1 单闭环直流调速系统主电路设计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U f 与给定电压U d 比较后,得偏差电压ΔU ,经放大器FD ,产生触发装置CF 的控制电压U k ,用以控制电动机的转速,如图所示。
直流电机，额定电压20V ，额定电流7A ，励磁电压20V ，最大允许电流40A 。
整流变压器额定参数的计算为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压U 2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压U 2。
（1）二次侧相电流和一次侧相电流在精度要求不高的情况下，变压器的二次侧相电压U 2的计算公式： 几种整流线路变压器电压计算系统参数，如表所示。
表 几种整流线路变压器电压计算系统电路模式单相全波单相桥式三相半波三相桥式A C所以变压器二次侧相电压为：21.35200.930U V =⨯÷=变压器的二次侧电流I 2的计算公式： 几种整流线路变压器电流I d /I 2系数，如表。
表 几种整流线路变压器电流Id/I2电路模式 电阻性负载电感性负载单相全控桥 1 三相全控桥查表得，1A =。
变压器的二次侧电流：27d I I A ==变压器的一次侧电流I 1的计算公式：一次侧电流：2112/7302200.95I I U U A =*=⨯÷= （2）变压器容量整流电路为单相桥式，取121m m m ===。
二次容量：22221307210S m U I W ==⨯⨯= 一次容量：111112200.95209S mU I W ==⨯⨯= 平均计算容量：121()209.52S S S W =+= 整流器件晶闸管的参数计算及选择额定电压U TN 、电流I TN 、功率P TN 。
lab电机实验 直流电动机V-M调速系统
À 九、实验报告页见最后。实验完成后由老师签字。报
告完成后可撕下该页上交。
实验报告记录： 电压V 电流A 转矩Nm 转速r/min 功率kW
4．转速、电流双闭环直流电动机V-M调速系统静 特性的测试。
①在停车状态下，把可控整流装置给定电位器逆时针转到0；把控制 面板上的切换开关拨至“恒流”。 ②整定数字闭环调节器的参数：键盘（或电位器）给定，转速给定 1500， P参数＝1，I参数＝12，其余自定。 ③按数字闭环调节器的“运行”键，电机将起动并最终空载稳定运行， 读取并记录此时的电压、电流、转速、转矩、功率，逐步增加负 载至额定负载，在不同的负载下读取并记录电压、电流、转速、 转矩、功率；实验点数不少于6点（含空载）。测得给定 1500r/min时的闭环系统静特性。 ④改变数字闭环调节器的给定转速参数值，重复上面的步骤，分别测 得给定在1200，900时的闭环系统静特性。
五、直流斩波稳压电源简要操作说明
斩波电源有两路输出电压可调的直流输出： ① 0～250VDC，2A，用于 供给直流电动机的励磁； ② 0～100VDC，4A，用于供给 同步电机的励磁。
设备上电前先把两个电位器旋到输出最小位置（逆时针方向旋转），上电 后再根据需要调节电位器。仪器上可分别读到输出的电压、电流值。
八、实验操作及实验说明
1． 接线、查线。
• • • • 认识此次实验所使用的仪器、设备， 在实验报告的相应栏目中记录仪器设备及电机的型号及主要额ห้องสมุดไป่ตู้参数。 按实验线路图完成接线。 由老师查线确认接线正确后才可继续往下进行。
实验报告(一)
1．直流电动机铭牌值： 额定电压 V 额定功率 kW 额定电流 A 额定转速 r/min 额定励磁电流 A
vm双闭环直流调速系统
vm双闭环直流调速系统武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书引言..................................................................0 1.双闭环直流调速系统介绍 (1)1.1闭环调速系统的组成 (1)1.2转速）电流双闭环直流调速系统的组成 (1)1.3起动过程分析 (42)设计ACR和ASR的电路并计算参数 (7)2.1电流环设计 (7)2.1. 1确定时间常数 (8)2.1.2选择电流调节器结构 (8)2.1.3选择电流调节器参数 (8)9 2. 1.4校验近似条件...............................................2.2转速环动态结构图及简化: (10)2.2. 1确定时间常数 (11)2.2.2选择转速调节器结构 (11)2.2.3选择转速调节器参数 (11)13 2. 2.4校验近似条件.............................................. 3.系统仿真 (14)3.1电流环的仿真设计 (14)3.2转速环的仿真设计 (14)3.3双闭环直流调速系统的仿真设计 ................................. 164.设计心得: ......................................................... 18参考资料 (19)武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书f j\言在工业生产中，许多生产机械为了满足生产工艺要求，需要改变工作速度:例如，金属切削机床，由于工件的材料、被加工的尺寸和精度的要求不同，速度就不同。
另外轧钢机，因为轧制品种和材料厚度的不同，也要求采用不同的速度。
生产机械的调速方法可以采用机械的方法取得，但是机械设备的变速机构较复杂，所以在现代电力拖动中，大多数采用电气调速方法。
v-m直流调速课程设计
v-m直流调速课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解V-M直流调速系统的基本原理与结构；2. 掌握V-M直流调速系统中速度调节、电流调节的基本方法；3. 学会分析V-M直流调速系统的性能指标，如稳态误差、动态响应等。
技能目标：1. 能够运用所学的理论知识，设计简单的V-M直流调速系统；2. 能够运用相应的仿真软件，对V-M直流调速系统进行模拟与调试；3. 能够解决实际应用中V-M直流调速系统出现的常见问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术及其应用的兴趣，激发学生的创新意识；2. 培养学生具备团队协作精神，提高沟通与交流能力；3. 增强学生面对工程技术问题的责任感，树立正确的工程伦理观念。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在帮助学生掌握V-M直流调速系统的基本理论和实践技能，提高解决实际工程问题的能力。
学生特点：学生具备一定的电力电子基础，具有较强的学习能力和动手能力，对新技术和新方法充满好奇心。
教学要求：结合学生的特点，注重理论与实践相结合，强调知识的应用性和实践性。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题中，提高学生的综合素养。
课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. V-M直流调速系统原理- 介绍V-M直流调速系统的组成及工作原理；- 分析V-M直流调速系统的数学模型；- 探讨电机在不同运行状态下的调速性能。
2. V-M直流调速系统设计方法- 速度调节方法：比例、积分、微分控制；- 电流调节方法：PWM控制技术；- 系统设计方法：系统参数的整定与优化。
3. V-M直流调速系统性能分析- 稳态性能分析：稳态误差、稳态响应；- 动态性能分析：动态响应、过渡过程；- 系统稳定性分析：奈奎斯特稳定判据、根轨迹法。
4. V-M直流调速系统实践应用- 介绍常见的V-M直流调速系统实例；- 分析实际应用中存在的问题及解决方案；- 指导学生运用仿真软件进行系统模拟与调试。
电力拖动课程设计v-m直流调速系统
电力拖动课程设计v-m直流调速系统————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：题 目： V-M 双闭环不可逆直流调速系统设计初始条件：1．技术数据：晶闸管整流装置:Rrec=0.032Ω，Ks=45—48。
负载电机额定数据：P N =90KW ，U N =440V ，I N =220A,n N =1800r/min ，Ra=0。
088Ω，λ=1.5.系统主电路:R ∑=0.12Ω，Tm=0.1s2．技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤2， 调速范围 D≥10 ）动态指标:电流超调量：i δ≤5%，起动到额定转速时的超调量：n δ≤8%，（按退饱和方式计算）要求完成的主要任务:1．技术要求:(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10）,系统在工作范围内能稳定工作。
(2） 系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）（3) 动态性能指标：转速超调量n δ＜8%,电流超调量i δ＜5％,动态速降Δn≤8-10％,调速系统的过渡过程时间（调节时间）t s ≤1s 。
（4) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。
（5) 调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。
2．设计内容：(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。
（2) 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算(包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）。
(3) 动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定,并满足动态性能指标的要求。
（4) 绘制V —M 双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）。
（5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书。
V-M双闭环直流调速系统课程设计报告剖析
实训报告课程名称：专业实训专业：班级：学号：姓名：指导教师：成绩：完成日期：2015 年1月15 日任务书1 单闭环直流调速系统1.1 主电路设计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U f 与给定电压U d 比较后,得偏差电压ΔU ,经放大器FD ,产生触发装置CF 的控制电压U k ,用以控制电动机的转速,如图1.1所示。
图1.1 单闭环直流调速系统原理框图直流电机，额定电压20V ，额定电流7A ，励磁电压20V ，最大允许电流40A 。
1.1.1 整流变压器额定参数的计算为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压U 2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压U 2。
（1）二次侧相电流和一次侧相电流在精度要求不高的情况下，变压器的二次侧相电压U 2的计算公式：2max ~/d U U A =（1.2 1.5）几种整流线路变压器电压计算系统参数，如表1.1所示。
表1.1 几种整流线路变压器电压计算系统电路模式单相全波 单相桥式 三相半波 三相桥式 A0.9 0.9 1.17 2.34 C 0.707 0.707 0.866 0.5所以变压器二次侧相电压为：2 1.35200.930U V=⨯÷= 变压器的二次侧电流I 2的计算公式：2:d I I A =几种整流线路变压器电流I d /I 2系数，如表1.2。
表1.2 几种整流线路变压器电流Id/I2电路模式电阻性负载 电感性负载 单相全控桥0.9 1 三相全控桥1.22 1.22 查表1.2得，1A =。
变压器的二次侧电流：27d I I A ==变压器的一次侧电流I 1的计算公式：一次侧电流：2112/7302200.95I I U U A =*=⨯÷=（2）变压器容量整流电路为单相桥式，取121m m m ===。
V-M直流调速系统课设
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------V-M直流调速系统课设大连海洋大学课程设计用纸学院：信息工程专业班级：自动化 3 姓名：王超月学号：1105130301目录一课程设计要求.............................................2 1.1 参数..................................................2 1.2 内容..................................................2 1.3 要求..................................................2二双闭环直流调速系统的工作原理 (3)2.1 晶闸管-电动机直流调速系统简介 (3)2.2 双闭环直流调速系统结构图 (3)三控制系统的设计............................................4 3.1 双闭环直流调速系统的组成.............................4 3.2.主电路的结构形式.....................................4 3.2.1 主电路的设计....................................5 3.2.2. 整流元件晶闸管的选型..........................7 3.2.3. 电抗器的设计..................................8 3.3 晶闸管的触发电路.....................................11 3.4 双闭环调速系统的组成和设计...........................12 3.4.1 电流调节器的设计...............................12 3.4.2 转速调节器的设计...............................14 3.5 仿真波形结1/ 23果.........................................18 3.5.1 转速...............................................18 3.5.2 电流...............................................19四运动控制系统课程设计总结. (19)五参考文献..................................................19第1页---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 大连海洋大学课程设计用纸学院：信息工程专业班级：自动化 3 姓名：王超月学号：1105130301一、课程设计要求1.设计参数直流他励电动机：功率 Pe＝145KW，额定电压 Ue=220V，额定电流 Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.0015Ω,主电路总电阻 R＝0.036Ω，Ks=41.5，电磁时间常数TL=0.0734ms，机电时间常数Tm=0.0926ms，滤波时间常数Ton=Toi=0.01s ，过载倍数λ ＝ 1.2 ，电流给定最大值U? im? 8V，速度给定最大值U? n? 10V2.设计内容1）根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。
vm双闭环直流调速系统课程设计
vm双闭环直流调速系统课程设计VM双闭环直流调速系统课程设计一、课程设计目的：通过设计一个VM双闭环直流调速系统，使学生掌握直流调速的基本原理和方法，培养学生的实际动手能力和综合应用能力。
二、课程设计内容：1.系统结构设计：1.1.采用PMDC直流电动机作为执行器件；1.2.采用电流环和速度环两级闭环控制；1.3.设计合适的控制策略和参数。
2.软件仿真设计：2.1.利用Matlab/Simulink软件进行系统的建模和仿真；2.2.设计合适的输入信号，验证系统的性能和稳定性。
3.硬件实现设计：3.1.确定硬件平台和控制器；3.2.设计电路连接和传感器接口；3.3.编写控制程序，实现电流环和速度环闭环控制。
4.系统测试与分析：4.1.对设计的系统进行功能测试和性能测试；4.2.分析系统的闭环响应特性和稳定性。
三、课程设计步骤：1.系统结构设计：1.1.确定电机参数和系统要求，选择合适的电机型号；1.2.设计电流环和速度环的控制策略和参数。
2.软件仿真设计：2.1.建立系统的数学模型，包括电机模型和控制器模型；2.2.设计合适的输入信号，进行系统的仿真；2.3.分析仿真结果，验证系统的性能和稳定性。
3.硬件实现设计：3.1.确定硬件平台和控制器，选择合适的开发板和控制器；3.2.连接电路和传感器，编写控制程序；3.3.进行电流环和速度环闭环控制实验。
4.系统测试与分析：4.1.对设计的系统进行功能测试和性能测试，记录实验数据；4.2.分析实验数据，比较实际测量值与仿真结果，评估系统的性能和稳定性。
四、课程设计要求：1.系统设计要符合实际工程应用需求，考虑系统的可行性和可靠性；2.软件仿真设计要能够充分验证系统的性能和稳定性；3.硬件实现设计要能够实现闭环控制，并具有一定的稳定性和抗干扰能力；4.系统测试与分析要能够准确评估系统的性能和稳定性，并提出改进措施。
五、课程设计评分依据：1.系统结构设计：10分；2.软件仿真设计：20分；3.硬件实现设计：30分；4.系统测试与分析：30分；5.报告撰写和答辩：10分。
转速电流反馈控制直流VM调速系统设计专题
转速、电流反馈控制直流V-M调速系统设计专题一、课程设计目的本次设计的主要目的就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器。
并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。
二、设计任务和要求2.1性能指标要求（1）基本设计参数：采用三相桥式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环直流调速系统，基本参数如下：直流电动机185W，220V，1.1A，1600r/min，R a=22.25Ω，GD2=0.065N·m2，允许过载倍数λ=1.1，晶闸管装置放大倍数K s=40，电枢回路总电阻R=52.5Ω，电枢回路总电感L=811.5mH，最大给定电压U*nm=5V 对应1500r/min，最大电流I dm=λ I N时，ASR输出限幅U*im=5V，电流反馈滤波时间常数T oi=0.002s，转速反馈滤波时间常数T on=0.01s，取R0=40kΩ，（2）稳态指标：转速无静差（3）动态指标：电流超调量σ i≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量σ n≤10%2.2设计内容（1）按模拟控制方案设计转速、电流反馈控制直流调速系统；（2）画出直流调速系统电路原理图、稳态结构图，建立数学模型，画出动态结构图并给出分析化简过程；（3）设计ASR、ACR，给出调节器结构，计算调节器参数；（4）检验近似条件，计算ASR退饱和超调量；（5）画出开环对数幅频特性曲线；（6）（选做）利用MATLAB 仿真软件对所设计的系统进行仿真，并可根据仿真结果对设计参数进行必要的修正和调整。
（7）（选做）将设计的模拟电流调节器和转速调节器进行数字化，电流环采样周期T isam =0.5ms ，转速环采样周期T nsam =0.005s ，写出其数字PI调节器的表达式（位置式、增量式均可），调节器输出限幅及积分限幅均为±U m ，并用已掌握的计算机语言设计实时控制程序。
直流调速系统课程设计摘要
直流调速系统课程设计摘要一、课程目标知识目标：1. 学生能理解直流调速系统的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能掌握直流调速系统中速度反馈、电流反馈等基本控制环节的工作原理。
3. 学生了解不同类型直流电动机的调速方法，并能分析其优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的直流调速系统电路。
2. 学生能够通过实验，观察并分析直流调速系统在不同参数下的性能变化。
3. 学生能够熟练使用相关仪器设备进行实验操作，掌握实验数据的处理方法。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电气工程领域的学习兴趣，增强对工程技术应用的认知。
2. 学生培养团队协作精神，提高沟通与交流能力。
3. 学生树立安全意识，养成严谨的科学态度，注重环境保护。
课程性质：本课程为电气工程及其自动化专业本科课程，旨在帮助学生掌握直流调速系统的基本原理、设计和应用。
学生特点：学生已具备一定的电路原理和电机控制基础知识，具有较强的动手能力和探究精神。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，通过课堂讲解、实验操作、课后巩固等环节，提高学生的知识水平和实践能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 直流调速系统原理及组成- 直流电动机调速原理- 直流调速系统的组成部分及其功能- 速度反馈与电流反馈在调速系统中的作用2. 直流电动机调速方法- 晶闸管直流调速系统- 闭环直流调速系统- 不同调速方法的优缺点分析3. 直流调速系统电路设计- 速度反馈环节设计- 电流反馈环节设计- 调速系统电路连接与调试4. 直流调速系统性能分析- 系统稳定性分析- 负载扰动对系统性能的影响- 参数调整对系统性能的影响5. 实验教学- 直流调速系统实验操作方法- 实验数据的采集与处理- 实验结果分析及报告撰写教学内容安排与进度：第一周：直流调速系统原理及组成第二周：直流电动机调速方法第三周：直流调速系统电路设计第四周：直流调速系统性能分析第五周：实验教学（含实验报告撰写）教材章节及内容关联：第一章：电气传动控制系统概述第二章：直流电动机及其调速原理第三章：闭环控制系统的组成与设计第四章：直流调速系统性能分析第五章：直流调速系统实验教学内容根据课程目标和教学要求，结合教材章节进行科学性和系统性的组织，确保学生能够循序渐进地掌握直流调速系统的相关知识。
V-M直流调速系统课设概述
大连海洋大学课程设计用纸学院：信息工程专业班级：自动化3 姓名：王超月学号：1105130301目录一课程设计要求 (2)1.1参数 (2)1.2内容 (2)1.3要求 (2)二双闭环直流调速系统的工作原理 (3)2.1晶闸管-电动机直流调速系统简介 (3)2.2双闭环直流调速系统结构图 (3)三控制系统的设计 (4)3.1 双闭环直流调速系统的组成 (4)3.2.主电路的结构形式 (4)3.2.1主电路的设计 (5)3.2.2. 整流元件晶闸管的选型 (7)3.2.3. 电抗器的设计 (8)3.3晶闸管的触发电路 (11)3.4双闭环调速系统的组成和设计 (12)3.4.1电流调节器的设计 (12)3.4.2转速调节器的设计 (14)3.5仿真波形结果 (18)3.5.1转速 (18)3.5.2电流 (19)四运动控制系统课程设计总结 (19)五参考文献 (19)第 1 页大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 用 纸 学院：信息工程专业班级 ：自动化3 姓名：王超月 学号：1105130301第 2 页 一、课程设计要求1.设计参数直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V ,电枢绕组电阻Ra=0.0015Ω,主电路总电阻R ＝0.036Ω，Ks=41.5，电磁时间常数TL=0.0734ms ，机电时间常数Tm=0.0926ms ，滤波时间常数Ton=Toi=0.01s ，过载倍数λ＝1.2，电流给定最大值 8V U im =*，速度给定最大值 10V U n =*2.设计内容1）根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。
2） 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。
3）驱动控制电路的选型设计。
4）动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。
电机课设V-M双闭环直流调速系统
目录摘要 (2)1方案论证 (3)1.1调速系统组成原理分析 (3)1. 2稳态结构图分析 (4)1.3调节器作用 (5)1.3.1转速调节器作用 (5)1.3.2电流调节器作用 (5)1. 4 V-M系统分析 (6)2系统设计 (6)2.1电流调节器的设计 (6)2.1.1确定时间常数 (6)2.1.2选择电流调节器结构 (7)2.1.3计算电流调节器参数 (7)2.1.4校验近似条件 (8)2.1.5 计算调节器电阻和电容 (8)2.2转速调节器的设计 (9)2.2.1确定时间常数 (9)2.2.2选择转速调节器结构 (10)2.2.3计算转速调节器参数 (10)2.2.4检验近似条件 (10)2.2.5校核转速超调量 (11)2.2.6计算调节器电阻和电容 (11)3电气原理总图 (12)4总结与体会 (14)参考文献 (15)摘要转速、电流双闭环调速系统(简称双闭环调速系统)是由单闭环调速系统发展而来的。
单闭环调速系统可以实现转速调节无静差，但单闭环调速系统中用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器动态参数的调整，而用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统，则可以获得近似理想的过渡过程。
双闭环直流调速系统具有良好的稳态和动态性能，它已经成为应用非常广泛的一种调速系统。
在该系统中，为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入、输出限幅电路PI调节器，且转速与电流都采用负反馈闭环。
由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。
在双闭环直流调速系统中设置了两个调节器，转速调节器的输出当作电流调节器的输入，电流调节器的输出控制晶闸管整流器的触发装置。
电流调节器在里面称作内环，转速调节器在外面称作外环，这样就形成转速、电流双闭环调速系统关键字：双闭环，不可逆，转速环，电流环，PI调节器V-M双闭环直流调速系统建模与仿真1方案论证1.1调速系统组成原理分析单闭环调速系统用PI调节器实现转速稳态无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响，并用电流截止负反馈限制电枢电流的冲击，避免出现过电流现象。
vm双闭环直流调速系统课程设计
vm双闭环直流调速系统课程设计以vm双闭环直流调速系统为主题的课程设计是电气工程专业中的一门重要课程。
该课程旨在培养学生对直流调速系统的设计和实现能力，以及对电力电子技术的理解和应用能力。
本文将围绕该课程的设计和实施方案展开讨论。
一、引言直流调速系统是电气工程中常用的一种调速控制系统，广泛应用于工业自动化领域。
通过对电机电压和电流进行调节，实现对电机转速的精确控制。
而vm双闭环直流调速系统则是在传统的单闭环调速系统基础上，进一步引入了速度环和电流环，提高了系统的稳定性和响应速度。
二、系统设计方案1. 系统结构vm双闭环直流调速系统由速度环、电流环和功率模块组成。
速度环负责测量和控制电机的转速，电流环负责测量和控制电机的电流，功率模块负责将输入电压转换为电机所需的控制信号。
2. 系统参数设置为了实现精确的转速控制，需要对系统的参数进行准确的设置。
包括电机的额定转速、额定电流和转矩常数等。
同时还需要根据具体的应用场景，确定速度环和电流环的控制参数，如比例增益、积分时间等。
3. 闭环控制算法vm双闭环直流调速系统采用基于PID控制算法的闭环控制策略。
通过对速度和电流的反馈信号进行处理，计算出合适的控制信号，实现对电机转速和电流的精确控制。
三、系统实施方案1. 硬件实施在实际的电气工程中，需要使用电机、编码器、传感器等硬件设备来搭建vm双闭环直流调速系统。
其中，电机负责转动，编码器负责测量转速，传感器负责测量电流。
这些硬件设备需要按照设计方案进行连接和配置。
2. 软件实施vm双闭环直流调速系统的软件实施主要包括控制算法的编程和参数调试。
通过编写控制程序，实现对速度环和电流环的控制。
同时，还需要进行参数调试，优化控制算法的性能。
3. 系统测试与优化在实际应用中，需要对vm双闭环直流调速系统进行测试和优化。
通过对系统的实时性、稳定性和精确性进行评估，找出存在的问题并进行改进。
同时，还可以根据不同的应用需求，对系统的性能进行优化。
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目录 (2).................................................2内容................................................. .2要求................................................. .2 .. (3) (3) (3) (4) (4) (4) (5)一、课程设计要求 1.设计参数直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=Ω,主电路总电阻R ＝Ω，Ks=，电磁时间常数TL=，机电时间常数Tm=，滤波时间常数Ton=Toi=，过载倍数λ＝，电流给定最大值 8V U im =*，速度给定最大值 10V U n =*2.设计内容1）根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。
2） 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。
3）驱动控制电路的选型设计。
4）动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。
5） 绘制V —M 双闭环直流不可逆调速系统电器原理图，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。
3.设计要求：1）该调速系统能进行平滑地速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽地转速调速范围（10D ≥），系统在工作范围内能稳定工作。
2）系统静特性良好，无静差（静差率2S ≤）。
3）动态性能指标：转速超调量8%n δ<，电流超调量5%i δ<，动态最大转速降810%n ∆≤~，调速系统的过渡过程时间（调节时间）1s t s ≤。
4)系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。
5)调速系统中设置有过电压、过电流保护，并且有制动措施。
6)主电路采用三项全控桥。
二 双闭环直流调速系统的工作原理 晶闸管-电动机直流调速系统简介图是V-M 系统的简单原理图[1,3,5]。
-晶闸管-电动机直流调速系统（V-M 系统）双闭环直流调速系统动态结构图双闭环直流调速系统动态结构图M++_LGTU cU d~三控制系统的设计双闭环直流调速系统的组成该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。
因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。
一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。
图转速、电流双闭环直流调速系统图中U*n 、Un—转速给定电压和转速反馈电压 U*i、Ui—电流给定电压和电流反馈电压 ASR—转速调节器 ACR—电流调节器TG—测速发电机 TA—电流互感器 UPE—电力电子变换器主电路的结构形式图 V-W 系统原理图图 主电路原理图主电路的设计1.变流变压器的设计为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压2U 只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压2U 。
影响2U 值的因素有：(1)2U 值的大小首先要保证满足负载所需求的最大电流值的m ax d I 。
(2)晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用T V 表示。
(3)变压器漏抗的存在会产生换相压降。
(4)平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降。
(5)电枢电阻的压降。
综合以上因素得到的2U 精确表达式为：max2max[1(1)]%[]100d N a Tdd K dI U r nU I U I CU A B I ε+-+=-⋅ 式（3-1）式中 N U 为电动机额定电压；20U U A d = ；0d d U UB α= 及C 见表1-1；NN a U R I r ∑=，N I 为电动及额定电流，∑R 为电动机电枢电路总电阻；T nU 表示主电路中电流经过几个串联晶闸管的管压降；ε为电网电压波动系数，通常取0.9 1.05~，供电质量较差，电压波动较大的情况ε应取较小值；%K U 为变压器的短路电压百分比，100千伏安以下的变压器取5%=K U ，100～1000千伏安的变压器取%510K U =~；max d I -- 负载电流最大值；max d dN I I λ=所以maxd dNI I λ=,λ表示允许过载倍数。
2U 也可以用下述简化公式计算2U =（）B A Ua ε或 2U =（）AUa其中，系数（）和（）为考虑各种因素的安全系数，a U 为整流输出电压。
对于本设计：为了保证电动机负载能在额定转速下运转,计算所得2U 应有一定的裕量,根据经验所知,公式中的控制角α应取300为宜。
9.0=ε，34.2=A ，2330cos cos ===O B α，5.0=C ,5%=K U ，（其中A 、B 、C 可以查表3-1中三相全控桥），NN a U R I r ∑=18.044045.0180=⨯=，max d dN II λ==表3-1 变流变压器的计算系数把已知条件代入式（3-1）可得结果：max2max [1(1)]%[]100d N a T d d K dI U r nU I U I CU A B I ε+-+=-⋅=()[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯-⨯⨯+-+7.1100%55.0239.034.21217.181.01440=272.890V根据主电路的不同接线方式，有表3-1查的22/I d K I I =，即可得二次侧电流的有效值22I d K I I ⨯=，从而求出变压器二次侧容量2222S m U I =。
而一次相电流有效值21I I =/()21/U U ，所以一次侧容量=1S 2222I U m S =。
一次相电压有效值1U 取决于电网电压，所以变流变压器的平均容量为121()2S S S =+222I U m =对于本设计2I K 816.0= , 2m =3 ，22I d K I I ⨯==2I N K I ⨯⨯λ05.1843816.02207.1=⨯⨯=A121()2S S S =+222I U m =KVA 248.84405.1843272.8903=⨯⨯=设计时留取一定的裕量，可以取容量为A KV ⋅350的整流变压器。
整流元件晶闸管的选型KV U U RM TM 006.2~337.1272.89045.2)3~2()3~2(=⨯⨯== 取V 2000 。
晶闸管额定电流)(AV T I 的有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。
一般取按此原则所得计算结果的～2倍。
已知 A I I N d 3061807.1max =⨯==λ==max 31d VT I I A 176.581可得晶闸管的额定电流)(AV T I 计算结果 ：()A I I VTAV T 224.943~168.70857.1)2~5.1(== 取300A 本设计选用晶闸管的型号为KP （3CT ）-300A （ 螺栓型） 额定电压： VDRM 2000V 额定电流： IT(AV) 300A 门极触发电压：VGT ≤30 V 门极触发电流：IGT ≤400 A 电抗器的设计（1）交流侧电抗器的选择为限制短路电流，所以在线路中应接入一个空心的电抗器，称为进线电抗器。
（2）直流侧电抗器的选择直流侧电抗器的主要作用为限制直流电流脉动；轻载或空载时维持电流连续；在有环流可逆系统中限制环流；限制直流侧短路电流上升率。
限制输出电流脉动的电感量m L 的计算 ()di d dmm I S U f U U L 232210π⨯=式（3-2）式中，i S -----电流脉动系数，取5%~20%，本设计取10%。
d f -----输出电流的基波频率，单位为Z H ，对于三相全控桥300d Z f H =输出电流保持连续的临界电感量L L 的计算：L min 2/d L I U K = 式（3-3）式中，m in d I 为要求连续的最小负载的平均值，本设计中min 5%N I I =；2U 为变流装置交流侧相电压有效值。
代入已知参数，可求的 m L = L L =m L 和L L 包括了电动机电枢电感量D L 和折算到变流变压器二次侧的每相绕组漏电感B L ，所以应扣除D L 和B L ，才是实际的限制电流脉动的电感ma L 和维持电流连续的实际临界电感La L 。
3102⨯=NNDD pnI U K L 式（3-4） B L =NK B I U U K 100%2 式（3-5）式中， K D ---计算系数，对于一般无补偿绕组电动机K D =8～12，对于快速无补偿绕组电动机K D =6～8，对于有补偿绕组电动机K D =5～6，其余系数均为电动机额定值，这里K D 取10。
n p ----极对数，取n p =2。
k U %-----变压器短路比，一般取为5%；B K ------为计算系数，三相全控桥 3.9B K =。
即 D L =17.410220120022440103=⨯⨯⨯⨯mHB L =286.02201005755.3229.3=⨯⨯⨯mH实际要接入的平波电抗器电感K L()59.15286.0217.433.202,m ax =⨯--=--=B D L m k L L L L L mH电枢回路总电感∑LmH L L L L D B k 33.2017.4286.0259.152=+⨯+=++=∑ 可取20mH（1）过电压保护图3-5 二次侧过电压压敏电阻保护压敏电阻额定电压的选择可按下式计算： ⨯≥9.0~8.01εmA U 压敏电阻承受的额定电压峰值 式（3-6）式中 1mA U ------压敏电阻的额定电压， VYJ 型压敏电阻的额定电压有：100V 、200V 、440、760V 、1000V 等；ε为电网电压升高系数，可取10.1~05.1。
压敏电阻承受的额定电压峰值就是晶闸管控制角α=300时输出电压d U α。
由此可将式（3-6）转化成αcos 69.0~8.005.121U U mA ⨯≥可得压敏电阻额定电压V U mA 63.898~78.79823755.32269.0~8.005.11=⨯⨯⨯≥所以压敏电阻额定电压取850V 型压敏电阻。
（2）过电流保护在本设计中，选用快速熔断器与电流互感器配合进行三相交流电路的一次侧过电流保护，保护原理图3-6如下：图3-6 一次侧过电流保护电路（1）熔断器额定电压选择：其额定电压应大于或等于线路的工作电压。