逻辑无环流可逆直流调速系统课程设计

逻辑无环流可逆直流调速系统设计 CHENGNANCOLLEGEOFCUST 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目：逻辑无环流可逆直流调速系统设计逻辑无环流可逆直流调速系统设计学生姓名：学生姓名：吴艳兰吴艳兰学学号：号：201197250104201197250104 班班级级: :11011101 班班专专业：业：D D 自动化（工业自动化）自动化（工业自动化）指导教师：指导教师：李益华李益华吴军吴军 20142014 年年 7 7 月月第1页共 27 页逻辑无环流可逆直流调速系统设计逻辑无环流可逆直流调速系统设计逻辑无环流可逆直流调速系统设计：：学学号：号：班班级：级：所在院所在院 ( (系系): ): 指指导导教教师师：：完完成成日日期期: : 11011101 班班电气与信息工程系电气与信息工程系李益华李益华吴军吴军 20142014 年年 7 7 月月 1111 日日第2页共 27 页逻辑无环流可逆直流调速系统设计逻辑无环流可逆直流调速系统设计摘要直流电动机具有良好的起制动性能，易于广泛范围内平滑调速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到广泛的应用。直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从反馈闭环控制角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以首先应该掌握好直流系统。在许多生产机械中，常要求电动机既能正反转，又能快速制动，需要四象限运行的特性，此时必须采用可调速系统。本文着重介绍“逻辑无环流可逆直流调速系统”。逻辑无环流可逆直流调速系统省去了环流电抗器，没有了附加的环流损耗，节省变压器和晶闸管装置的附加设备容量。和有环流系统相比，因换流失败造成的事故率大为降低。关键词：无环流；可逆直流调速系统；逻辑控制器第3页共 27 页逻辑无环流可逆直流调速系统设计目录 1 绪论………………………………………………………………………………4 1.1设计的目的和意义 ……………………………………………………………4 1.2设计要求……………………………………………………………………4 2 系统结构方案的选择……………………………………………………………5 3 主回路的选择……………………………………………………………………6 3.1 主电路形式的选择与论证…………………………………………………6 3.2 交流电源的选择（单相或三相）……………………………………………7 3.3 晶闸管元件的计算与选择…………………………………………………7 3.4 晶闸管保护措施的电路设计与计算………………………………………7 3.5 平波电抗器的计算与选择…………………………………………………8 3.6 测速机的选择与可变电位器的选择与计算 ………………………………10 3.7 电机励磁回路设计………………………………………………………10 4 触发器的设计和同步相位的配合……………………………………………11 4.1 触发电路的设计与选择 ……………………………………………………11 4.2 同步相位的配合…………………………………………………………12 5 辅助电路设计…………………………………………………………………13 5.1 高精度给定电源的设计…………………………………………………13 5.2 其他辅助电路设计………………………………………………………13 5.2.1 转矩极性鉴别(DPT)…………………………………………………13 5.2.2 零电平检测(DPZ)……………………………………………………14 5.2.3 逻辑控制(DLC)………………………………………………………14 5.2.4 电流反馈与过流保护(FBC+FA) ………………………………………16 5.2.5 转速变换(FBS)………………………………………………………17 5.2.6 反号器(AR) ……………………………………………………………17 6 电流环设计……………………………………………………………………19 6.1 调节器参数计算 ……………………………………………………………19 第4页共 27 页逻辑无环流可逆直流调速系统设计 6.2 调节器实现 …………………………………………………………………19 7 转速环设计……………………………………………………………………22 7.1 调节器参数计算 ……………………………………………………………22 7.2 调节器实现………………………………………………………………22 8 系统原理框图 ……………………………………………………………………25 课程设计总结……………………………………………………………………26 参考文献…………………………………………………………………………27 第5页共 27 页逻辑无环流可逆直流调速系统设计 1绪论 1.1 设计的目的和意义 (1)了解、熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。 (2)掌握各控制单元的原理、作用及调试方法。 (3)掌握逻辑无环流可逆直流调速系统的调试步骤和方法。 (4)了解逻辑无环流可逆直流调速系统的静态特性和动态特性。 1.2 设计要求稳态无静差，电流超调量i≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量n≤ 10%。电流调节器已按典型 I 型系统设计,并取参数 KT=0.5。（1）选择转速、电流调节器结构,并计算其参数。（2）计算电流环的截止频率  ci和转速环的截止频率  cn，并考虑它们是否合理? (3)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 (4) 根据双闭环直流调速系统原理图, 分析逻辑无环流可逆系统起、制动的过程； (5) 汇出动态波形，说明在每个阶段中ASR、ACR各起什么作用，VF和VR各处什么状态； (6) 绘制双闭环直流调速逻辑无环流可逆调速系统的电气原理总图；第6页共 27 页逻辑无环流可逆直流调速系统设计 2系统结构方案的选择 2.1 选择变压调速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为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只能配合调压方案，在基速（即电动机额定转速）以上作小范围的升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。 2.2 选择双闭环调速系统采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，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。在单闭环调速系统中，只有电流截止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Idcr值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速工程必然拖长。综上所诉，选择双闭环调速系统能得到