直流電動機畢業(yè)論文

1、<p><b>　　直流電動機簡介</b></p><p>　　1.1直流電動機的發(fā)展</p><p>　　近三十年來針對異步電動機變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點在調(diào)速領域顯現(xiàn)優(yōu)勢。</p><p>　　無刷直流電動機是在有刷直流電動

2、機的基礎上發(fā)展起來的，這一淵源關系從其名稱中就可以看出來。有刷直流電動機從19世紀40年代出現(xiàn)以來，以其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩控制特性，在相當長的一段時間內(nèi)一直在運動控制領域占據(jù)主導地位。但是，有機械接觸電刷-換向器一直是電流電機的一個致命弱點，它降低了系統(tǒng)的可靠性，限制了其在很多場合中的使用。為了取代有刷直流電動機的機械換向裝置，人們進行了長期的探索。早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流電動機的機械電刷，從而誕生了無刷直流電

3、機的基本思想。</p><p>　　無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC.無刷直流電機的運轉(zhuǎn)效率,低速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好,所以值得業(yè)界關注.本產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)超過55kW,可設計到400kW,可以解決產(chǎn)業(yè)界節(jié)電與高性能驅(qū)動的需求。</p><p>　　我國對無刷直流電動機的研究起步較晚。1987年，

4、在北京舉辦的聯(lián)邦德國金屬加工設備展覽會上，SIEMENS和BOSCH兩公司展出了永磁自同步伺服系統(tǒng)和驅(qū)動器，引起了國內(nèi)有關學者的廣泛注意，自此國內(nèi)掀起了研制開發(fā)和技術引進的熱潮。經(jīng)過多年的努力，目前，國內(nèi)已有無刷直流電動機的系列 產(chǎn)品，形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。</p><p>　　1.2直流電機的結構</p><p>　　直流電機的結構應由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分

5、稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞阻、換向器和風扇等組成。 </p><p>　　1.3無刷直流電動機的特點</p><p>　　無刷直流電動機保持著有刷直流電機的優(yōu)良機械及控制特性，在電磁結構上和有

6、刷直流電機一樣，但它的電樞繞組放在定子上，轉(zhuǎn)子上放置永久磁鋼。無刷直流電動機的電樞繞組像交流電機的繞組一樣，采用多相形式，經(jīng)由逆變器接到直流電源上，定子采用位置傳感器實現(xiàn)電子換相來代替有刷直流電機的電刷和換向器，各相逐次通電產(chǎn)生電流，定子磁場和轉(zhuǎn)子磁極主磁場相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　和有刷直流電動機相比，無刷直流電動機由于取消了電機的滑動接觸機構，因而消除了故障的主要根源。轉(zhuǎn)子上沒有繞組，也就沒有

7、了勵磁損耗，又由于主磁場是恒定的，因此鐵損也是極小的?？偟恼f來，除了軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磨損外，轉(zhuǎn)子的損耗很小，因而進一步增加了工作的可靠性。</p><p>　　1.4無刷直流電動機的應用</p><p>　　由于無刷直流電動機既具有交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又采用電子換向器替代了傳統(tǒng)直流電動機的機械換向裝置，克服了電刷和換向器所引、火花、電磁干擾、壽命短等一系列弊病

8、。故在當今國民經(jīng)濟的各個領域的應用日益普及。無刷直流電動機的應用主要有以下幾方面：</p><p>　　1.定速驅(qū)動方面的應用</p><p>　　一般工業(yè)場合不需要調(diào)速的領域以往大多是采用三相或單相交流異步和同步電動機。</p><p>　　隨著電力電子技術的進步，在功率不大于10kw且連續(xù)運行的情況下，為了減少體積，節(jié)省材料，提高效率和降低能耗，越來越多的電動機

9、正被無刷直流電動機逐步取代，這類應用有自動門、電梯、水泵、風機等。而在功率較大的場合，由于一次成本和投資較大，除了永磁電動機外還要增加驅(qū)動器，因此目前較少有應用。</p><p>　　2.調(diào)速驅(qū)動方面的應用</p><p>　　速度需要任意設定和調(diào)節(jié)，但控制精度要求不高的調(diào)速系統(tǒng)分為兩種：一種是開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，另一種是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)(此時的速度反饋器件多采用低分辨率的脈沖編碼器或交、直流測速等

10、)。通常采用的電機主要有三種：直流電動機、交流異步電動機和無刷直流電動機。這在包裝機械、食品機械、印刷機械、物料輸送機械、紡織機械和交通車輛中有大量應用。</p><p>　　調(diào)速應用領域最初用得最多的是直流電動機，隨著交流調(diào)速技術特別是電力電子技術和控制技術的發(fā)展，交流變頻技術獲得了廣泛應用，變頻器和交流電動機迅速滲透到直流調(diào)速系統(tǒng)的絕大多數(shù)應用領域。近幾年來，由于無刷直流電動機體積小、重量小和高效節(jié)能等一系列

11、優(yōu)點，中小功率的交流變頻系統(tǒng)正逐步被無刷直流電動機系統(tǒng)所取代，特別是在紡織機械、印刷機械等原來應用變頻系統(tǒng)較多的領域，而在一些直接由電池供電的直流電動機應用領域，則更多的由無刷直流電動機所取代。</p><p>　　3.精密控制方面的應用</p><p>　　伺服電動機在工業(yè)自動化領域的高精度控制中扮演了一個十分重要的角色，應用場合不同，對伺服電動機的控制性能要求也不盡相同，在實際應用中，

12、伺服電動機有各種不同的控制形式：轉(zhuǎn)矩控制/電流控制、速度控制、位置控制。無刷直流電動機由于其良好的控制性能，在高速、高精度定位系統(tǒng)中逐步取代了直流電動機與步進電動機，成為其首選的伺服電動機之一。目前，掃描儀、攝影機、CD唱機驅(qū)動、醫(yī)療診斷CT、計算機硬盤驅(qū)動及數(shù)控車床驅(qū)動中等都廣泛采用了無刷直流電動機伺服系統(tǒng)用于精密控制。</p><p>　　無刷直流電動機控制系統(tǒng)結構和運行原理</p><p

13、>　　2.1直流電動機的系統(tǒng)結構</p><p>　　2.1.1轉(zhuǎn)子位置傳感器</p><p>　　位置傳感器在無刷直流電動機中起著檢測轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，安裝在定子線圈的相應位置上。當定子繞組的某一相通電時，該電流與轉(zhuǎn)子磁極所產(chǎn)生的磁場互相作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，再由位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁極位置變換成電信號，去控制電子換向線路，從而使定子各相繞組按一定次序通電，使定子相電流隨轉(zhuǎn)子

14、位置的變化按一定的次序換向，從而使電動機能夠連續(xù)工作。</p><p>　　位置傳感器種類較多且各具特點，目前在無刷直流電動機中常用的位置傳感器有以下幾種形式。</p><p>　　1.電磁式位置傳感器</p><p>　　電磁式位置傳感器是利用電磁效應來實現(xiàn)其位置測量作用的，有開口變壓器、磁諧振電路、接近開關等多種類型。在無刷直流電動機中應用較多的是開口變壓器。電

15、磁式位置傳感器具有輸出信號大、工作可靠、壽命長、使用環(huán)境要求不高、適應性強、結構簡單和緊湊等優(yōu)點；但這種傳感器信噪比較低，體積較大，同時其輸出波形為交流，一般需整流、濾波后方可使用。</p><p>　　2.光電式位置傳感器</p><p>　　這種傳感器是利用光電效應制成的，由跟隨電動機轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光板和固定不動直流電源開關電路電動機位置傳感器及光電管等部件組成。它性能較穩(wěn)定，但存在

16、輸出信號信噪比較大、光源燈泡壽命短、使用環(huán)境要求高等缺陷。</p><p>　　3.磁敏式位置傳感器</p><p>　　這種傳感器是指它的某些電參數(shù)按一定規(guī)律隨周圍磁場變化而變化的半導體敏感元件。其基本原理為霍爾效應和磁阻效應。常見的磁敏傳感器有霍爾元件或霍爾集成電路、磁敏電阻器及磁敏二極管等多種。這種傳感器結構簡單、體積小、靈敏度高、壽命長、成本低，但是輸出的電勢信號比較低，需要用外加

17、電路將信號放大。除上述三大類傳感器外，還有正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器和編碼器等多種位置傳感器。但是，這種元件成本較高、體積較大、所配線路復雜，因而在一般無刷直流電動機中很少采用。</p><p>　　此外，利用電動機定子繞組的反電動勢作為轉(zhuǎn)子磁鋼的位置信號，該信號檢出后，經(jīng)數(shù)字電路處理，并送給邏輯開關電路去控制無刷直流電動機的換相。由于它省去了位置傳感器，使得無刷直流電動機的結構更加緊湊。 </p><

18、p>　　2.1.2電子開關電路</p><p>　　無刷直流電動機的工作離不開電子開關電路，直流電源通過開關電路向電動機定子繞組供電。開關電路將位置傳感器檢測到的轉(zhuǎn)子位置信號進行處理，按一定的邏輯代碼輸出，觸發(fā)功率開關，從而自動地控制了哪些繞組通電，哪些繞組斷電，實現(xiàn)了電子換向。無刷直流電動機的電子開關電路主要由功率邏輯控制開關單元和位置傳感器信號處理單元兩個部分組成。功率邏輯控制開關單元是控制電路的核心，

19、其作用是將電源的功率以一定邏輯關系分配給無刷直流電動機定子上的各相繞組，以便使電動機產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩。而各相繞組導通的順序和時間主要取決于來自位置傳感器的信號。</p><p>　　早期的無刷直流電動機的開關電路大多由晶閘管組成，由于其關斷要借助于反電動勢或電流過零，而且晶閘管的開關頻率較低，使得逆變器只能工作在較低頻率范圍內(nèi)。隨著新型可關斷全控型器件的發(fā)展，在中小功率的電動機中換向器多由功率MOSFET或IG

20、BT構成，具有控制容易、開關頻率高、可靠性高等諸多優(yōu)點。</p><p>　　2.2直流電動機的工作原理</p><p><b>　　1.系統(tǒng)基本構成</b></p><p>　　無刷直流電動機主要有電動機本體、電子開關電路、位置傳感器三部分組成，其原理如圖2.1所示：</p><p>　　框圖如圖2-1所示。</

21、p><p>　　圖2-1系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　Fig.2-1Principal picture of system</p><p>　　2.1.1電動機本體</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　Fig.2.1 Principle diagram of system</p>

22、<p>　　2.直流電動機的工作原理 </p><p>　　電動機本體包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分，定子繞組一般為多相（二相、三相、四相、五相不等）；轉(zhuǎn)子由永磁材料按照一定極對數(shù)（2p=2,4,…）組成，按照其結構分兩種：一種是將瓦片狀的永磁體貼在轉(zhuǎn)子外表上，稱為凸極式；另一種是將永磁體嵌到轉(zhuǎn)子鐵心中，稱為嵌入式。為了能產(chǎn)生梯形波感應電動勢，無刷直流電動機的轉(zhuǎn)子磁鋼的形狀呈弧形(瓦片型)，磁極下定轉(zhuǎn)子氣隙均

23、勻，氣隙磁場呈梯形分布[3]。</p><p>　　一般永磁直流電動機的定子由永久磁鋼組成，其主要作用是在電動機氣隙磁場中產(chǎn)生磁場，其轉(zhuǎn)子—電樞繞組通電后產(chǎn)生反應磁場，由于電刷的換向作用，使得這兩個磁場的方向在直流電動機的運行過程中始終保持相互垂直，從而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩驅(qū)動電動機不停地運轉(zhuǎn)。無刷直流電動機為了實現(xiàn)無刷換相，首先要求把一般直流電動機的電樞繞組放在定子上，把永久磁鋼放在轉(zhuǎn)子上，這與傳統(tǒng)直流永磁電動機的結構

24、正好相反，而且還要由位置傳感器、控制電路以及功率邏輯開關共同組成換相裝置，使得直流無刷電動機在運行過程中由定子繞組所產(chǎn)生的磁場和轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永久磁場，在空間中始終保持在90°左右的電角度，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　在電樞線圈中通入直流電流，電樞在磁場中旋轉(zhuǎn)，換向器和電樞一起旋轉(zhuǎn)。電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由線圈邊ab， cd流入，使線

25、圈邊只要處于N極下，其中通過電流的方向總是從電刷A流入的方向，在S極下，電流總是從電刷B流出的方向。由此保證了每個磁極線圈邊中的電流始終是一個方向，使電動機連續(xù)旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖2.2 直流電動機基本工作原理圖</p><p>　　Fig.2.2 The basic working principle of DC motor</p><p>　　3.直流

26、調(diào)速系統(tǒng)工作原理</p><p>　　直流電動機調(diào)速系統(tǒng)具有開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和多閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有控制容易,能在寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速和快速響應的優(yōu)點,在直流調(diào)速系統(tǒng)中得到廣泛得應用。直流電動機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在電機最大允許電流和轉(zhuǎn)矩受限制的情況下,能充分發(fā)揮電機的過載能力,在過渡過程中始終保持電流(轉(zhuǎn)矩)為允許的最大值,使電力拖動系統(tǒng)以最大的加速度起動,到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時,電流

27、降下將使轉(zhuǎn)矩馬上與負載平衡,從而進入系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行。即在起動階段只有電流負反饋沒有轉(zhuǎn)速負反饋。到達穩(wěn)態(tài)時,只讓轉(zhuǎn)速負反饋發(fā)揮作用,不讓電流負反饋發(fā)揮作用。</p><p>　　2.3直流電動機的調(diào)速方法</p><p>　　2.3.1開環(huán)直流調(diào)速</p><p><b>　　1.原理</b></p><p>　　直流開環(huán)調(diào)

28、速系統(tǒng)的電氣原理如圖2.3所示。直流電動機電樞由三相晶閘管整流電路經(jīng)平波電抗器L供電，并通過改變觸發(fā)器移相控制信號Uc調(diào)節(jié)晶閘管的控制角，從而改變整流器的輸出電壓實現(xiàn)直流電動機的調(diào)速。該系統(tǒng)的仿真模型如圖2.4所示。</p><p>　　在仿真中為了簡化模型，省略了整流變壓器和同步變壓器，整流器和觸發(fā)同步使用同一交流電源，直流電動機勵磁由直流電源直接供電。</p><p>　　圖2.3直流

29、開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電氣原理</p><p>　　Fig.2.3 Open loop speed control system of DC electrical principle</p><p><b>　　圖2.4 移相特性</b></p><p>　　Fig.2.4 Phase shift characteristic</p>&l

30、t;p>　　2．2個參數(shù)的理論計算值</p><p>　　觸發(fā)器的控制角（alpha—deg端）通過了移相控制環(huán)節(jié)（shifter），移相控制模塊的輸入是移相控制信號Uc（圖2中Uc），輸出是控制角，移相控制信號Uc由常數(shù)模塊設定。移相特性如圖3所示。移相特性的數(shù)學表達式為</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　

31、在本模型中取，，所以。在電動機的負載轉(zhuǎn)矩輸入端TL接入了斜坡（Ramp）和飽和(Satutration)兩個串聯(lián)模塊，斜坡模塊用于設置負載轉(zhuǎn)矩上升速度和加載的時刻，飽和模塊用于限制負載轉(zhuǎn)矩的。</p><p>　　3.開環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)組成</p><p>　　開環(huán)控制系統(tǒng)是根據(jù)給定的控制量進行控制，而被控制量在整個控制過程中對控制量不產(chǎn)生任何影響。對于被控制量相對于其預期值可能出現(xiàn)的偏

32、差，開環(huán)控制系統(tǒng)不具備修正能力。而直流調(diào)速開環(huán)控制系統(tǒng)通常是采用調(diào)節(jié)電樞電壓方案，具體實現(xiàn)在20世紀60年代晶閘管整流器的應用而采用由晶閘管整流器和電動機系統(tǒng)實現(xiàn)開環(huán)或閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)。由晶閘管整流器和電動機組實現(xiàn)開環(huán)系統(tǒng)結構，晶閘管整流器提供可以調(diào)節(jié)直流電動機電樞電壓實現(xiàn)直流電動機轉(zhuǎn)速輸出，而系統(tǒng)的輸出量沒有反饋給定環(huán)節(jié)參與控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的開環(huán)控制。</p><p>　　2.3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速</p>

33、;<p><b>　　1.雙閉環(huán)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　（1）閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)介紹 閉環(huán)控制系統(tǒng)是既有參考輸入控制輸出量的前向或稱順向控制作用，又有輸出量引回到輸入端的反向控制作用，形成一個閉環(huán)控制形式。通常把輸出量引回到輸入端與參考輸入量進行比較的過程稱作反饋，所以閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱反饋控制系統(tǒng)。如果反饋信號與參考輸入信號符號相反，稱作負反饋；符號相同稱作

34、正反饋，自動控制系統(tǒng)中多采用負反饋。</p><p>　　在直流閉環(huán)控制系統(tǒng)中根據(jù)引入反饋信號的類型與結構形式的不同，在實際應用中看見遇到的系統(tǒng)有轉(zhuǎn)速單閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)，電壓負反饋控制系統(tǒng)，電壓負反饋帶電流補償控制系統(tǒng)，以及雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，甚至多環(huán)控制系統(tǒng)。其中，最為常用的是轉(zhuǎn)速單閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)和電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)，而轉(zhuǎn)速單閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)包含在雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)之中。</p>

35、;<p>　　構建直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型及運行解析</p><p>　　3.1開環(huán)直流調(diào)速仿真及運行結果</p><p>　　MATLAB是Mathworks公司開發(fā)的用于數(shù)學計算的工具軟件，它的大部分工具箱面向控制和相關學科，具有強大的矩陣運算能力、簡便的繪圖功能、可視化仿真環(huán)境的Simulink.Simulink仿真工具中還包括用于電力電子、電器傳動的仿真工具，由連接庫、電

36、源庫、元件庫、電機庫、測量模塊庫、電力電子模塊庫組成。MATLAB/Simulink作為解決控制系統(tǒng)仿真與設計的主要語言，從各個角度對控制系統(tǒng)進行全面分析(包括系統(tǒng)的時域分析，變換、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、復域分析等)，并基于分析結果給系統(tǒng)設計控制器，改善閉環(huán)系統(tǒng)的性能，是目前國際上自動控制領域的首選計算機語言。</p><p>　　3.1.1開環(huán)系統(tǒng)的建模與仿真</p><p>　　采用面

37、向電氣原理結構圖方法，構作的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，由給定信號、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機等部分組成。各部分建模與參數(shù)設置過程。</p><p>　　下圖為開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　圖3.1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型</p><p>　　Fig.3.Open loopDC motor control system

38、 simulation model</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設置</p><p>　　1.主電路的建模和參數(shù)設置</p><p>　　開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路由三相對稱交流電壓源、晶閘管整流橋、平波電抗器、</p><p>　　直流電動機等部分組成。由于同步脈沖觸發(fā)器與晶閘管整流橋是不可分割的兩個環(huán)節(jié)，通常作為一個組

39、合體來討論，所以將觸發(fā)器歸到主電路進行建模仁“豆。</p><p>　　三相對稱交流電壓源的建模和參數(shù)設置。打開電壓源參數(shù)設置對話框，A相交流電源參數(shù)設置:幅值取220v、初相位設置成0度，頻率為50Hz、其它為默認值如圖3.2所示。B相交流電源參數(shù)設置方法與A相相同，除了將初相位設置成互差120度外，其它參數(shù)與A相相同。由此可得到三相對稱交流電源。</p><p>　?。?）晶閘管整流橋

40、的建模和參數(shù)設置 首先從電力電子模塊組中選取“UniVersalBridge”模塊，并將模塊標簽改為“晶閘管整流橋”;然后雙擊模塊圖標打開SCR整流橋參數(shù)設置對話框，參數(shù)設置如圖3.3所示。當采用三相整流橋時，橋臂數(shù)取3;A，B，C三相交流電源接到整流橋的輸人端;電力電子元件選擇晶閘管。參數(shù)設置的原則是:如果是針對某個具體的變流裝置進行參數(shù)設置。對話框中的R、L、C等參數(shù)取該裝置中的晶閘管元件的實際值;若仿真結果不理想，則不斷進行參數(shù)

41、優(yōu)化。最后確定其參數(shù)。</p><p>　　圖3.2 相電源參數(shù)設置</p><p>　　Fig.3.2 Phase power parameter setting</p><p>　　圖3.3 SCR整流橋參數(shù)設置</p><p>　　Fig.3.3 SCR rectifier bridge parameter setting</p&

42、gt;<p>　?。?）平波電抗器的建模和參數(shù)設置 選擇“SeriesRLC階anch”模塊，然后打開平波電抗器的設置對話框，進行設置。下圖為平波電抗器參數(shù)設置對話框。</p><p>　　圖3.4 平波電抗器參數(shù)設置</p><p>　　Fig.3.4 Flat wave reactor parameter setting</p><p>　　（3

43、）直流電功機的建模和參數(shù)設置 首先從電機系統(tǒng)模塊組中選取“DCMaChine”模塊，直流電動機的勵磁繞組接直流J恒定勵磁電源，從電源模塊組中選取直流電壓源模塊。并將電壓參數(shù)設為220V。電樞繞組經(jīng)平波電抗器接晶閘管整流橋的輸出;電動機經(jīng)TL端口接恒轉(zhuǎn)矩負載。下圖為直流電動機參數(shù)設置圖。</p><p>　　圖3.5 直流電動機參數(shù)設置圖</p><p>　　Fig.3.5 DC moto

44、r parameter setting diagram</p><p>　　（4）同步脈沖觸發(fā)器的建模和參數(shù)設置 同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和6脈沖觸發(fā)器兩部分。同步電源和6脈沖觸發(fā)器及封裝后的子系統(tǒng)符號如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 同步觸發(fā)器和封裝后的子系統(tǒng)符號</p><p>　　Fig.3.6 Synchronous trigger an

45、d packaged system symbol</p><p>　　圖中觸發(fā)開關信號為“O”時，開放觸發(fā)器，為“1”時，封鎖觸發(fā)器。</p><p>　　2.控制電路的建模和參數(shù)設置</p><p>　　開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的控制電路只有一個給定環(huán)節(jié)。它可從輸入源模塊組中選取</p><p>　　“Constant”模塊，設為SOrad/s。&

46、lt;/p><p>　　將主電路和控制電路的仿真模型按照開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖的連接關系進</p><p>　　行模型連接。即可得到圖3.1所示的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型。</p><p>　　3.1.3系統(tǒng)的仿真參數(shù)設置</p><p>　　在MATLAB的模型窗口打開“Simulation”菜單，進行“Simula、ionparamete

47、rs”</p><p>　　設置，如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 仿真參數(shù)設置對話框及參數(shù)設置</p><p>　　Fig.3.7 Parameters of simulation and parameter settings dialog box</p><p>　　3.1.4 系統(tǒng)的仿真結果</p><

48、p>　　當建模和參數(shù)設置完成后，打開“Simulati。n”菜單，點擊“Start”命令后，系統(tǒng)開始仿真，結果如圖3.8。</p><p>　　圖3.8 開環(huán)控制的仿真結果w、Ia、If、Te</p><p>　　Fig.3.8 Open loop control simulation results of W, Ia, If, Te</p><p>　　3.

49、2 雙閉環(huán)直流調(diào)速仿真分析及運行結果</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型只是在開環(huán)的基礎上增加了轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)模塊及限幅模塊，其仿真模型如圖下圖所示。</p><p>　　參數(shù)的設置也基本一樣，只要將轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器模塊中的比例系數(shù)等相關數(shù)據(jù)按設計實例中的計算結果代入即可。</p><p>　　圖3.9 雙閉環(huán)調(diào)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型</p>

50、<p>　　Fig.3.9 Double close loop adjustable speed control system simulation model</p><p>　　當建模和參數(shù)設置完成后，打開“Simulati。n”菜單，點擊“Start”命令后，系</p><p>　　統(tǒng)開始仿真，結果如圖。</p><p>　　圖3.10 雙閉環(huán)的仿真

51、結果</p><p>　　Fig.3.10 Double close loopsimulation results</p><p>　　全數(shù)字直流電動機傳動系統(tǒng)設計</p><p>　　4.1數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的組成</p><p>　　連續(xù)控制系統(tǒng)是以反饋控制理論為基礎,由模擬電子電路構成控制器,因而存在以下弱點:由運算放大器構成的調(diào)節(jié)器參數(shù)

52、一經(jīng)設定,不易調(diào)整;對工況的變化和對象的自適應能力差;模擬控制器很難實現(xiàn)高級的控制策略和控制方法;模擬電路檢測精度不高;由模擬器件構成的控制電路集成度不高,硬件復雜,可靠性低。</p><p>　　以微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)集成度高,由于采用高速數(shù)字信號處理器為控制器,可以實現(xiàn)復雜的控制策略和控制算法。另外可以借助一些人機界面設備實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控、預警、故障診斷等功能。因而數(shù)字控制系統(tǒng)具有更高的發(fā)展前

53、景。</p><p>　　數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速的結構圖如圖3.11所示。</p><p>　　圖4.1 數(shù)字雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖</p><p>　　Fig.4.1 Digital DC double loop speed control system schematic diagram</p><p>　　4.2調(diào)速方案的選擇</p

54、><p>　　本次設計選用的電動機型號Z2-51型，其具體參數(shù)如下表2-1所示</p><p>　　表4.1 Z2-51型電動機具體參數(shù)</p><p>　　Table4.1 Z2-S1 moter specific parameters</p><p>　　4.2.1.電動機供電方案的選擇</p><p>　　變壓器調(diào)

55、速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉(zhuǎn)變流機組簡稱G-M系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運行的系統(tǒng)，但其設備多、體積大、費用高、效率低、維護不便。靜止可控整流器又稱V-M系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM受器件各

56、量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。根據(jù)本此設計的技術要求和特點選V-M系統(tǒng)。</p><p>　　在V-M系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時電壓。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路?？紤]使電路簡單、經(jīng)濟且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應減少約一半，這是

57、三相橋式整流電路的一大優(yōu)點。并且晶閘管可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應快、體積小、重量輕、投資省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同時，由于電機的容量較大，又要求電流的脈動小。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。</p><p>　　4.2.2 調(diào)速系統(tǒng)方案的選擇 </p><p>　　計算電動機電動勢系數(shù)：</p><p>　　由 v min/r,

58、 (1)</p><p>　　當電流連續(xù)時， 系統(tǒng)額定速降為:</p><p>　　r/min, . (2)</p><p>　　開環(huán)系統(tǒng)機械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率:</p><p>　　，大大超過了S≤5%. (3)</p

59、><p>　　若D=10，S≤5%.，則，可知開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的額定速降是1090.4，而工藝要求的是7.6，故開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)無能為力，需采用反饋控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　因調(diào)速要求較高，故選用轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)，采用電流截止負反饋進行限流保護，出現(xiàn)故障電流時由過流繼電器切斷主電路電源。為使線路簡單，工作可靠，裝載體積小，宜用KJ004組成的六脈沖集成觸發(fā)器。</p>

60、<p>　　該系統(tǒng)采用減壓調(diào)速方案，故勵磁應保持恒定。采用三相全控橋式整流電路供電。</p><p><b>　　4.3總體結構設計</b></p><p>　　采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，可以近似在電機最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負載相平衡，

61、從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行，此時起動電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長的，這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(lián)接，這樣就可以實現(xiàn)在起動過程中只有電流負反饋，而它和轉(zhuǎn)速負反饋不同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負反饋，不靠電流負反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動態(tài)性能。</p>

62、<p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。得到過電流的自動保護。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性，在動態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強的抗負載擾動，抗電網(wǎng)電壓擾動。</p><p>　　直流調(diào)速系統(tǒng)的框圖如圖4.2所示：</p><p>　　圖4

63、.2 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結構圖</p><p>　　Fig.4.2 Double close loop speed control system structure diagram</p><p>　　4.4主電路設計與參數(shù)計算</p><p>　　電動機的額定電壓為230V，為保證供電質(zhì)量，應采用三相降壓變壓器將電源電壓降低；為避免三次諧波電動勢的不良影響，三次諧

64、波電流對電源的干擾，主變壓器采用D/Y聯(lián)結。</p><p>　　4.4.1整流變壓器的設計</p><p>　　1變壓器二次側(cè)電壓U2的計算</p><p>　　U2是一個重要的參數(shù)，選擇過低就會無法保證輸出額定電壓。選擇過大又會造成延遲角α加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。一般可按下式計算，即：</p><p>&

65、lt;b>　　（4） </b></p><p>　　式中: --整流電路輸出電壓最大值；</p><p>　　nUT --主電路電流回路n個晶閘管正向壓降；</p><p>　　C -- 線路接線方式系數(shù)；</p><p>　　Ush --變壓器的短路比，對10～100KVA，Ush =0.05～0.1；</p&g

66、t;<p>　　I2/I2N--變壓器二次實際工作電流與額定之比，應取最大值。</p><p>　　在要求不高場合或近似估算時，可用下式計算，即：</p><p><b>　　（5）</b></p><p>　　式中A--理想情況下，α=0°時整流電壓與二次電壓之比, 即A=/；B--延遲角為α時輸出電壓與之比，即B=

67、 /；</p><p>　　ε——電網(wǎng)波動系數(shù)；</p><p>　　(1～1.2)——考慮各種因數(shù)的安全系數(shù)；根據(jù)設計要求，采用公式：</p><p><b>　　(6)</b></p><p>　　由表查得 A=2.34；取ε=0.9；α角考慮10°裕量，則 B=cosα=0.985</p>

68、<p><b>　　取U2=120V。</b></p><p>　　電壓比K=U1/U2=380/120=3.17。</p><p>　　2 一次、二次相電流I1、I2的計算</p><p>　　由表查得 =0.816, =0.816</p><p>　　考慮變壓器勵磁電流得：</p><p

69、><b>　　3變壓器容量的計算</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　?。?（8）</p><p>　??； （9）</p><

70、;p>　　式中--一次側(cè)與二次側(cè)繞組的相數(shù)；</p><p><b>　　由表查得</b></p><p>　　=3×380×56.49=64.398 KVA</p><p>　　=3×120×170.54=61.394 KVA </p>&

71、lt;p>　　=1/2（64.398+61.394）</p><p>　　=62.896 KVA </p><p>　　取S=62.9 KVA</p><p>　　4.4.2晶閘管元件的選擇</p><p><b>　　1晶閘管的額定電壓</b></p><p>　　晶閘管實際承受的最大峰值

72、電壓，乘以（2～3）倍的安全裕量，參照標準電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓，即=（2～3）</p><p>　　整流電路形式為三相全控橋，查表得，則</p><p><b>　　（10）</b></p><p><b>　　取V.</b></p><p>　　2 晶閘管的額定電流</p>

73、;<p>　　選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過的額定電流有效值大于實際流過管子電流最大有效值 ，即</p><p>　　=1.57> 或 >==K （11）</p><p>　　考慮（1.5～2）倍的裕量</p><p>　　=（1.5～2）K

74、 （12）</p><p>　　式中K=/（1.57）--電流計算系數(shù)。</p><p>　　此外，還需注意以下幾點：</p><p>　?、佼斨車h(huán)境溫度超過+40℃時，應降低元件的額定電流值。</p><p>　?、诋斣睦鋮s條件低于標準要求時，也應降低元件的額定電流值。</p><

75、;p>　?、坳P鍵、重大設備，電流裕量可適當選大些。</p><p>　　由表查得 K=0.367，考慮(1.5～2)倍的裕量</p><p><b>　　（13）</b></p><p>　　取。故選晶閘管的型號為KP20-7。</p><p>　　4.4.3晶閘管保護環(huán)節(jié)的計算</p><p&

76、gt;　　晶閘管有換相方便，無噪音的優(yōu)點。設計晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過電壓、過電流保護措施。正確的保護是晶閘管裝置能否可靠地正常運行的關鍵。</p><p><b>　　1過電壓保護</b></p><p>　　以過電壓保護的部位來分，有交流側(cè)過壓保護、直流側(cè)過電壓保護和器件兩端的過電壓保護三種。</p>

77、;<p>　?。?）交流側(cè)過電壓保護</p><p>　　1）阻容保護 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進行保護。</p><p>　　本系統(tǒng)采用D-Y連接。S=62.9KVA, =120V</p><p>　　取值：當 S=50~100KVA時，對應的=4~1，所以取3。</p><p>　　C≥6S/U22=6×

78、;3×62.9×103/1202=78.6µF</p><p>　　耐壓≥1.5Um =1.5×120×=254.6V</p><p>　　選取10µF,耐壓300V的鋁電解電容器。</p><p>　　選取: S=62.9KVA, S=50~100KVA，=1~5，所以 =3</p><

79、;p>　　R≥2.3 U22/S =2.3×1202/62.9×103=34.48Ω</p><p><b>　　取 R=35Ω</b></p><p>　　IC=2πfCUC×10-6=2π×50×10×120×10-6=0.376 A</p><p>　　PR≥(3

80、-4)IC2R=(3～4) ×0.3762×35=（14.84～19.79）W</p><p>　　選取電阻為2.2Ω，20W的金屬膜電阻。</p><p><b>　　2）壓敏電阻的計算</b></p><p>　　==1.3××120=220.6V</p><p>　　流通量取

81、5KA。選MY31-330/5型壓敏電阻（允許偏差+10％）作交流側(cè)浪涌過電壓保護。</p><p>　?。?）直流側(cè)過電壓保護</p><p>　　直流側(cè)保護可采用與交流側(cè)保護相同保護相同的方法，可采用阻容保護和壓敏電阻保護。但采用阻容保護易影響系統(tǒng)的快速性，并且會造成加大。因此，一般不采用阻容保護，而只用壓敏電阻作過電壓保護。</p><p>　　(1.8～2)

82、=(1.8～2.2) ×230=414～460V </p><p>　　選MY31-660/5型壓敏電阻(允許偏差+10％)作直流側(cè)過壓保護。</p><p>　　（3）閘管及整流二極管兩端的過電壓保護 </p><p><b>　　查下表：</b></p><p>　　表4.2

83、阻容保護的數(shù)值</p><p>　　Table 4.2 the resistance-capacitance protection value</p><p>　　抑制晶閘管關斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護電路方法。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值的1.1～1.15倍。</p><p><b>　　由于 </b></p&g

84、t;<p>　　由上表得C=0.5µF，R=10Ω，</p><p>　　電容耐壓≥1.5=1.5×=1.5××120=441V</p><p>　　選C為0.15µF的CZJD-2型金屬化紙介質(zhì)電容器, 耐壓為450V。</p><p>　　=50×0.15×=0.324W &

85、lt;/p><p>　　選R為80Ω，1W的普通金屬膜電阻器。</p><p><b>　　2 過電流保護</b></p><p>　　快速熔斷器的斷流時間短，保護性能較好，是目前應用最普遍的保護措施?？焖偃蹟嗥骺梢园惭b在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。 </p><p>　　晶閘管串連的快速熔斷器的選擇</

86、p><p>　　接有電抗器的三相全控橋電路，通過晶閘管的有效值</p><p><b>　　=120.7 A</b></p><p>　　選取RLS-150快速熔斷器，熔體額定電流150A。</p><p>　?。?）過電流繼電器的選擇</p><p>　　因為負載電流為209A，所以可選用吸引線圈電

87、流為30A的JL14-11ZS型手動復位直流過電流繼電器，整定電流取1.25×209=261.25A≈260A。</p><p>　　4.4.4平波電抗器的計算</p><p>　　為了使直流負載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計算主要是電感量的計算。</p>&

88、lt;p>　　1.算出電流連續(xù)的臨界電感量可用下式計算，單位mH。</p><p><b>　　（14）</b></p><p>　　式中為與整流電路形式有關的系數(shù)，可由表查得；</p><p>　　為最小負載電流，常取電動機額定電流的5％～10％計算。</p><p>　　根據(jù)本電路形式查得=0.695所以<

89、;/p><p>　　==7.98mH </p><p>　　2.限制輸出電流脈動的臨界電感量</p><p>　　由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，因此輸出電流波形也是脈動的。該脈動電流可以看成一個恒定直流分量和一個交流分量組成。通常負載需要的只是直流分量，對電動機負載來說，過大的交流分量會使電動機換向惡化和鐵耗增加，引起過熱。因此，應在直流側(cè)串

90、入平波電抗器，用來限制輸出電流的脈動量。平波電抗器的臨界電感量（單位為mＨ）可用下式計算</p><p><b>　?。?5）</b></p><p>　　式中－系數(shù)，與整流電路形式有關，－電流最大允許脈動系數(shù)，通常三相電路≤（5～10）％。</p><p>　　根據(jù)本電路形式查得=1.045, 所以</p><p>&

91、lt;b>　　==6mH </b></p><p>　　3.電動機電感量和變壓器漏電感量</p><p>　　電動機電感量（單位為mH）可按下式計算</p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　式中,n－直流電動機電壓、電流和轉(zhuǎn)速，常用額定值代入；</p>&l

92、t;p>　　P－電動機的磁極對數(shù)；－計算系數(shù)。一般無補償電動機取8～12，快速無補償電動機取6～8，有補償電動機取5～6。本設計中取=8、==230V、==209A、n=1450r/min、p=1</p><p>　　==3.036mH </p><p>　　變壓器漏電感量（單位為mH）可按下式計算</p><p><b>　?。?7）</b&

93、gt;</p><p>　　式中?。嬎阆禂?shù)，查表可得</p><p>　?。儔浩鞯亩搪繁?，取3。</p><p>　　本設計中取=3.9、=3</p><p>　　所以 =3.9×3×120/（100×209）=0.067mH </p><p>　　4.實際串入平

94、波電抗器的電感量</p><p>　　考慮輸出電流連續(xù)時的實際電感量：</p><p>　　如上述條件均需滿足時，應取作為串入平波電抗器的電感值，所以本電路選取=60 mH作為平波電抗器的電感值。</p><p>　　4.4.4電流調(diào)節(jié)器的設計和校驗</p><p><b>　　1.確定時間常數(shù)</b></p>

95、;<p>　　在三相橋式全控電路有：</p><p>　　已知，，所以電流環(huán)小時間常數(shù)</p><p>　　=0.0017+0.002=0.0037S。</p><p>　　2.選擇電流調(diào)節(jié)器的結構</p><p>　　因為電流超調(diào)量，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，故可用PI型電

96、流調(diào)節(jié)器 。</p><p>　　電流調(diào)機器的比例系數(shù)</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器的超前時間系數(shù)</p><p>　　3.電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計算</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)==0.03s，又因為設計要求電流超調(diào)量，查得有=0.5，所以==，電樞回路總電阻R=2=2.4Ω，所以ACR的比例系

97、數(shù)</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　4.校驗近似條件</b></p><p>　　電流環(huán)截止頻率==135.1。</p><p>　　晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件：</p><p><b>　　> ，滿足條件。</

98、b></p><p>　　忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響條件：</p><p><b>　　，滿足條件。</b></p><p>　　電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：</p><p><b>　　，滿足條件。</b></p><p>　　5. 計算調(diào)節(jié)器的電阻和電容&l

99、t;/p><p>　　取運算放大器的=40，有=11.9740=511.68，取520，</p><p>　　，取0.1，，取0.2。故=，其結構圖如下所示：</p><p><b>　　圖4.3電流調(diào)節(jié)器</b></p><p>　　Fig.4.3 Current regulator</p><p>

100、;　　4.4.5 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設計和校驗</p><p><b>　　1.確定時間常數(shù)</b></p><p>　　有則，已知轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時間常數(shù)=0.01s，故轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。</p><p>　　2.選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結構</p><p>　　按設計要求，選用PI調(diào)節(jié)器 </p><p>

101、　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)</p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)</p><p>　　3.計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)</p><p>　　按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=4,則ASR的超前時間常數(shù)為：，</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 。</b></p><p>　　ASR的比例系數(shù)為

102、：。</p><p><b>　　4.檢驗近似條件</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為。</p><p>　　電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為，滿足條件。</p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為：，滿足近似條件。</p><p>　　5.計算調(diào)節(jié)器電阻和電容</p>

103、<p>　　取=40，則，取1000。</p><p><b>　　，取0.1</b></p><p><b>　　，取1。</b></p><p><b>　　故。其結構圖如下：</b></p><p>　　圖4.4 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器</p><p&g

104、t;　　Fig.4.4 speed regulator</p><p>　　校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量：由h=4，查得，不滿足設計要求，應使ASR 退飽和，重計算。設理想空載z=0，h=4時，查得=77.5%，所以</p><p><b>　　=0.00792</b></p><p>　　=0.79% < 10%</p><p&g

105、t;<b>　　滿足設計要求.</b></p><p>　　6.測速發(fā)電機的選擇</p><p>　　因為，故這里可選用ZYS-14A型永磁直流測速發(fā)電機。它的主要參數(shù)見下表。</p><p>　　表6—2ZYS-14A型永磁直流測速發(fā)電機</p><p>　　Table 4.3 2ZYS-14A type perman

106、ent magnet DC tachometer generator</p><p>　　取負載電阻=2,P=2W的電位器，測速發(fā)電機與主電動機同軸連接。</p><p>　　7. 電流截止反饋環(huán)節(jié)的選擇</p><p>　　選用LEM模塊LA25-NP電流傳感器作為檢測元件，其參數(shù)為：額定電流100A，匝數(shù)比1：1000，額定輸出電流為25mA。選測量電阻=120

107、,P=1W的繞線電位器。</p><p>　　負載電流為1.2時。讓電流截止環(huán)節(jié)起作用，此時LA25-NP輸出電流為1.2/250=1.2×18.25/1000=0.099A，輸出電壓為120×0.099=11.88V，再考慮一定的余量，可選用1N4240A型的穩(wěn)壓管作為比較電壓，其額定值為10V。</p><p><b>　　第六章 總結</b>

108、</p><p>　　本文通過對直流電機開環(huán)、閉環(huán)、仿真和數(shù)字控制的深入分析，借助MATLAB軟件的應用，完成了對直流電動機的調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真。這次設計改變了早期的控制以模擬電路為基礎，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復雜、功能單一、調(diào)試困難等特點。簡化了整個控制系統(tǒng)的結構設計，從而不僅降低了成本，而且提高了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。在深入研究了直流電機數(shù)學模型的基礎上，利用Matlab/Simulink的強大建模功能，設計

109、了直流電機開環(huán)、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，通過MATLAB/Simuliha仿真，可以發(fā)現(xiàn)開環(huán)系統(tǒng)的機械特性軟，加同樣的負載轉(zhuǎn)速降落大、靜差率大。雙閉環(huán)控制的起動更快、更平穩(wěn)，加入擾動以后過渡過程更短。采用數(shù)字控制來代替模擬控制特，直流電機調(diào)速的控制會更精確、更穩(wěn)定、功耗更小，在其應用領域具有良好的實際意義和廣闊的應用前景。</p><p>　　這次畢業(yè)設計終于完成了，這是我在導師指導下的結果，通過這次畢業(yè)設計讓我

110、對我所學的關于直流電動機的知識更加的深入的了解，鍛煉了我的動手能力，也讓我閱讀了大量的書籍，豐富了我的知識。</p><p>　　通過這次的畢業(yè)設計，我對以前沒有弄清楚的問題在這次設計中通過親自動手查證，論證，都一一解決了，特別是對這門課程中比較重要的知識。同時通過此次設計，增強了掌握這門技術的興趣和決心。在此要感謝我們的指導老師杜老師的細心指導，感謝老師們給我們的幫助。</p><p>

111、　　不久我將走上工作崗位，希望能夠綜合應有所學理論知識去分析解決實際工程問題，將設計應有于實踐，展現(xiàn)出大學生應該具有的技術理論知識水準，將我所學的知識盡可能的應用到實際的工作中。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】史國生.交直流調(diào)速系統(tǒng)「M」.第1版.北京:化學工業(yè)出版社，2002.【2】吳雪梅.基于DSP的直流無刷電機控制系統(tǒng)

112、研究與設計「Dj.碩士學位論文，西北工業(yè) 大 學，2005.【3】劉明俊，于明祁，楊泉林.自動控制原理〔M」.第1版.長沙:國防科技大學出版社，2000.【4】陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)仁M」.第1版.北京:機械工業(yè)出版社，2005.【5】周希章，周全.電動機的啟動制動和調(diào)速〔M〕.第2版.北京:機械工業(yè)出版社，2001.【6】吳守茂，減英杰.電氣傳動的脈寬調(diào)制控制技術「M〕.第2版.北京:機械_」習衛(wèi)出版社，

113、 2003.【7】李明.電機與電力拖動「M」.第1版.電子工_業(yè)出版社，2003.【8】薛定宇.控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設計「M」.第1版.北京:機械工業(yè)出版社，2005.【9】范影樂，楊勝天，李鐵.毗TLAB仿真應用詳解仁M〕.第1版.北京:人民郵電出版社，2001.【10】求是利技.MATIJAB7.O從入門到精通仁M〕.第1版.北京:人民郵電出版社，2006.【11】何穎，鹿蕾，趙爭鳴.直流調(diào)速系統(tǒng)的Matlab建模與&l

114、t;/p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在為期三個月的畢業(yè)設計中，我得到了指導老師杜明星老師的精心指導，他幫助我解決了直流電動機控制系統(tǒng)研究與仿真在理論研究中所遇到的各種問題，嚴嚴把關，循循善誘，這不僅使我鞏固和擴展了大學四年期間所學習的專業(yè)知識，也使我提高了獨立思考和處理事務的能力。同時，杜老師嚴謹認真，一絲不茍的工作作風也使我受益很多。這些都是