数字式双闭环直流调速系统设计与仿真

转速电流双闭环直流调速系统仿真

这是系统建模与仿真大作业论文-双闭环直流电机调速系统的建模与仿真，希望能够对修读该课程的同学有所帮助。

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前言 随着轧制技术和机械制造水平的提高，高精度的冷轧薄板轧机获得长足发展。而作为轧机的控制系统越来越得到重视。直流调节控制技术越来越广泛地应用于轧制领域。可逆冷轧机要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能。直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。为了深入地分析控制原理在直流调速系统中的应用，本文对可逆冷轧机的主传动双闭环调速系统进行分析设计。 首先，介绍了四辊可逆冷轧机的机械配置和直流调速原理，详细论证了该系统的应该采用的调速电路。应用控制理论，对该控制系统的转速控制方案及其控制过程实现进行了系统的研究。基于直流调速技术，完成了四辊可逆冷轧机的主轧机直流调速系统的设计和实现。其次，对组成该系统的各单元进行了分析设计。并对主电路的主要设备进行了选择，计算了参数如整流变压器的容量S，电抗器的电感量L等，并说明保护元件的作用。然后，设计电流环和转速环，确定ASR和ACR的结构，并计算其参数。最后，结合实验，论述该系统设计的正确性。 总之，本次设计的主要任务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。 目录 前言 I 第一章 绪论 1 1.1课程设计的背景及意义 1 1.1.1设计的背景 1 1.1.2设计的意义 2 1.2国内外研究的历史及现状 2 1.2.1国内外冷轧板带状况 2 1.2.2国内外冷带钢轧机发展状况 4 1.3课程设计内容及要求 5 1.3.1设计题目及设计要求 5 1.3.2 设计内容 6 第二章 四辊冷轧机直流调速系统分析 7 2.1 直流调速系统基础知识 7 2.2 四辊冷轧机控制要求 7 2.3 四辊冷轧机张力控制基础上的调速 8 2.3.1 从工艺角度 8 2.3.2 恒张力调速控制 9 2.4 主轧机 9 2.4.1 主扎机的工作状态 9 2.4.2 主轧机调速控制原理 10 2.5 主轧机双闭环直流调速控制 11 第三章 主电路和控制电路方案论证 12 3.1 系统工作原理 12 3.1.1 转速控制的要求和调速指标 13 3.1.2 调速系统的两个基本矛盾 13 3.2 调速系统组成 15 3.3主电路方案论证 15 3.3.1励磁反接可逆电路 15 3.3.2电枢反接可逆电路 16 3.4 控制电路方案论证 18 3.4.1带电流截止负反馈的转速单闭环调速系统 18 3.4.2转速电流双闭环调速系统 19 3.4.3 a = b 配合控制的有环流可逆V-M系统 20 3.4.4 无环流控制的可逆V-M系统 21 3.4.5检测电路和反馈电路 23 第四章 双闭环调速系统的各功能模块设计 24 4.1双闭环调速系统结构概述 24 4.1.1 主电路及化简 24 4.1.2额定励磁下的直流电动机的数学描述 25 4.2速度调节器 27 4.3电流调节器 28 4.4锯齿波同步移相触发电路 29 4.5电流反馈与过流保护 30 4.6转速变换 31 4.7零速封锁器 32 4.8转矩极性鉴别(DPT) 33 4.9零电平检测(DPZ) 34 4.10逻辑控制(DLC) 35 第五章 系统电路的设计及参数计算 36 5.1 主电路的主要设备及参数计算 37 5.1.1晶闸管的参数计算和选择 37 5.1.2平波电抗器的选择 38 5.1.3 整流变压器的选择 38 5.1.4 主电路的过电压和过电流保护 39 5.1.5电流互感器的选择 40 5.2 控制电路的设计及参数计算 40 5.2.1 ACR的设计 42 5.2.2 ASR的设计 44 5.2.3 DLC的设计 46 第六章 实验调试、校正及其结果验证 48 6.1实验目的 48 6.2实验内容 48 6.3 实验设备 48 6.4 实验步骤 48 6.4.1 双闭环可逆调速系统调试原则： 48 6.4.2 系统的开环调试 49 6.4.3 系统各单元的调试和参数整定 49 6.4.4 电流环闭环调试（电动机不加励磁） 50 6.4.5 速度环闭环调试（电动机加额定励磁） 50 6.5 触发器的整定 50 6.6 系统的开环运行及特性测试 51 6.7 系统单元调试 53 6.8 实验结论 55 第八章 结论 57 参考文献 58

设计要求 1、两台卷取机控制原理完全一样，仅设计其中一台； 2、技术指标：稳态无静差，电流超调量 ，空载启动至额定转速时的转速超调量 能实现快速制动。 （3）直流电动机参数： ， ， 、 、 电枢回路电阻 、电流过载倍数 、 。

由于电机上网容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路供电方案。 电动机额定电压为220V，为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低。为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰。主变压器采用A/D联结。 因调速精度要求较高，故选用转速负反馈调速系统。采用电流截止负反馈进行限流保护。出现故障电流时过电流继电器切断主电路电源。

结合永磁直流电机驱动要求和集成驱动芯片工作特点，进行永磁直流电机调速驱动的单片机应用程序设计。该源程序利用MSP430单片机实现电机的正反转以及调速

双闭环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, 两者实行串级连接, 且都带有输出限幅 电路, 限幅值分别为 Usim 和 Ucm。由于调速系统的主要被控量是转速, 故 把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电 压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 以实现在最大电流约束下的转 速过渡过程最快的 “最优” 控制。转速和电流双闭环直流调速系统原理见 图 1[ 1 ] 。

V-M转速单闭环可逆直流调速系统，设计中包含电流截止负反馈环节，以及整流电路的设计及晶闸管的选择，以及PI调节器和限幅电路的设计。