电力拖动自动控制系统课程设计报告题目

1、设计题目:双闭环V-M调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计。二、条件及控制对象的根本参数：1电动机参数为： Pnom=3kW，Unom=220V， Inom=17.5A，nnom =1500r/min，电枢绕组 电阻Ra=1.25 ，GD2=3.53Nm2。采用三相全控桥式电路，整流装置内阻R,ec=1.3 。平波电抗器电阻 R =0.3 。整流回路总电感 L=200mH。2这里暂不考虑稳定性问题，设ASR和ACR均采用PI调节器，ASR限幅输出Uim=8V, ACR限幅输出Uctm=8V，最大给定Unm=10V，调速X围D=20，静差率s=10%，堵转电流Idbl =2.1 I nom，临界截止电流I dcr =2 I nom。3设计指标：电流超调量3 i % 5%,空载起动到额定转速时的转速超调量3n 10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间ts 0.5。三、设计要求1用工程设计方法和西门子调节器最正确整定法 *进展设计，决定 ASR和ACR构造并 选择参数。2对上述两种设计方法进展分析比拟。3设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及动态构造图4利用 matlab/s

2、imulink进展结果仿真。*为可选作内容四、设计方法及步骤：I用工程设计方法设计1系统设计的一般原那么：直流双闭环调速系统中设置了两个调节器，即转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR），分别调节转速和电流，即分别引入转速负反应和电流负反应。按照设计多环控制系统的先内环后外环的一般原那么，从内环开场，逐步向外扩展。在双闭环系统中，应该首先设计电流调节器， 然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。一转速反应系数；一电流反应系数2主电路的主要参数的计算Ud1U2 :U2d(11.2)=114.9V2.34cos 00.9其中系数0. 9为电网波动系数，系数 1-1. 2为考虑各种因素的平安系数，这里取1. 10 2电流环设计2电动势系数：Ce Un一InR220 17.5 1.25 0.132V ?min/rnN15003转矩系数：Cm30Ce1.26kgm / Awordzl.4由题意得，平波电抗器电阻R =0.35机电时间常数：Tm 西？一竺3?-00.169s375 CeCm375 0.1322 303电流环调节器的参数计算1) 确定时间常数a.整流装置滞

3、后时间常数Ts。通过查表得，三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s。b. 电流滤波时间常数 To,。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms,为了根本滤平波头，应有12Toi =3.33ms，因此取 Toi =2ms=0.002s。c. 电流环小时间常数之和T ,。按小时间常数近似处理，取T , = Td, + Ts=0.0037s。选择电流调节器构造取电流时间常数Tl=0.03s根据设计要求3 i %5%,并保证稳态电流无差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数为WACR（S）心（iS 1）iS检查对电源电压的抗扰性能:Ti0.03s0.0037s=8.1，通过查表典型I型系统动态干扰性能，各项指标都是可以承受的。2) 选择电流调节器参数电流调节器超前时间常数：i T 0.03s电流环开环增益：要求3i%5%时，按典型1型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系表格，取KT =0.50，即KIT i =0.5s，因此1KI =0.5/ T i =0.5/0.0037=135.1 s于是，ACR的比例系数为 KiK iR

4、Ks其中Ks为晶闸管的内置放大系数，设其为30为电流反应系数UmI dm102.1 17.50.2721R为电枢回路的总电阻,设其为2.85135.10.03 2.851.4130 0.2721根据上述参数可以到达的动态指标为3) 校验近似条件电流环截止频率：ciKi =135.1 s 1a.晶闸管整流装置传递函数的近似条件3TS3 0.0017s 196.1 s1cib.忽略反电动势变化对电流动态影响的条件10.03 0.0169133.23cic. 电流环小时间常数近似处理条件1 130.0017 0.002180.775s满足近似条件=4.3%5%，满足设计要查表可得，设计后的电流环可以到达动态指标查表可知 求。4) 计算调节电阻和电容取 R仁 R2=R3=R4=40k，各电阻和电容值为R Ki Rq =1.41*40=56.4kG =5040uFRCoi4ToL 0.2uFRq=4 .3%5%，满足设计要求。按照上述参数，电流环可以到达的动态跟随性能指标为 综上所述电流环ACR丨调节器的传递函数为：Wacr (S)( e(0.03S+1)is0.03s4转速调节器设计与参数选择

5、转速调节器电路设计含给定滤波与反应滤波的 PI型转速调节器如下列图所示其中Ui为电流给定电压，|d为电流负反应电压，+15V为电力电子变换器的控制电压。1) 确定时间常数1a. 电流环等效时间常数2T i 2 0.00367 0.0074sK|b. 转速滤波时间常数，根据所用的测速发电机波纹情况，取Ton=0.01sc.转速环小时间常数，T nTon0.0074 0.01 0.0174sK|2) 选择转速调节器构造3) 按照设计要求无静差，应选用PI调节器考虑动态性能要求，按典型系统II设计系统按典型II型系统设计。其传递函数为_RWn(s)Jns 1)Kn R( nS 1)n CeTms2(T nS 1)4) 选择转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原那么，取中频宽H=6,那么a.ASR的超前时间常数n HT n6 0.0174 0.1044sb.转速开环增益：Kn口 2321.12s 22h2T2n2 36 0.01742c.转速反应系数:U nmnmax赢 0.006聞/d. ASR的比例放大系数为:Kn(h 1) CeTm2h RT n7 O.2721 0.132 O.169

6、10.1242 6 0.0067 0.3 0.01745）校验近似条件转速环截止频率cnKn1Kn n 321.12 0.104433.5249sa. 转速环小时间常数近似处理条件为1 _厂 113 2T .Ton32 0.0037 0.01b. 电流环传递函数简化为：38.6scn32.52s5T54.05scn32.52snRnon4TonR04 0.01340 101uF综上所述，ASR转速调节器的传递函数为:WACR (s)Kn( ns 1)= 10.124 (0.1044S+1)ns0.1044 swn（s）=Kn R( ns 1)10124 0.0067 0.3(0.1044s+1)n CeTms2(T ns 1) = 0.1044 0.2721 0.132s2(0.0174s 1)0.0021s 0.020.000065s3 0.0037s20.21s 20.0065s3 0.37s2五、MATLAB仿真SImulI nk仿真，所设计系统的构造图为:6计算调节器电阻和电容取 R0=40R, KnR010.124 40 404.960.1044257uF404.96结果为:

7、计算得：3 j%=2.7%5%,符合条件。六、设计心得:通过本次课程设计，我对自动控制系统在工业中的运用有了深入的认识，对自动控制 系统设计步骤、思路、有一定的了解与认识。在课程设计过程中， 我都按照自动控制系统课上学到的设计步骤来做，首先熟悉系统的流程，进展分析，确定每个模块即电流环调节，和速调节的设计方法，最后设计总体方案。通过查资料选取适当的硬件，运放选择OPO7,画出对应的电路图， 各局部的功能模块通 过计算，得到其传递函数。通过传递函数我们在 simulink 中进展仿真，把电路连好设定好参 数就可以进入参数调试，仿真。由于 simulink 不是很熟悉， 在仿真过程中我遇到了很多的难题， 通过请教对 matlab 比拟 熟悉的同学，我克制了很多困难圆满完成这次设计。但是，通过设计我也明白了一点， 我们 上课所学到的知识在做本设计时是远远的不够的， 只是设计的一点皮毛而已。 平常我们应该 扩大自己得知识面。 经过这次的课程设计， 不仅在书上学到的知识得到了稳固， 而且还在设 计过程中拓展了其他没有学过的知识。 这次的课程设计从查找资料， 到确定方案， 最后再到 用软件仿真，这次课程设计是我的一笔很大的财富。 在今后的学习中，我会更加全面的思考问题，能够有效的解决遇到的问题。七、参考文献1. 王兆安，等 .电.力电子技术 M .:机械工业， 2000.2. X广溢，等电机学M。 XX:XX 大学,2002.3. 王军 .自动控制原理 M。 XX:XX 大学， 2008.4周渊深交直流调速系统与 Flat 1 ab仿真M.俨比京：中国电力，2004.5陈伯时，电力拖动自动控制系统（第2版）M.:机械工业.20056.陈伯时 .电力拖动自动控制系统一一运动控制系统（第3版）机械工业

《电力拖动自动控制系统课程设计报告题目》由会员壹****1分享，可在线阅读，更多相关《电力拖动自动控制系统课程设计报告题目》请在金锄头文库上搜索。