1、“.....经过数十年的发展已经成熟,在二十世纪已经实现了数字化与智能化。我国在直流调速产品的研发上取得了定的成就,但和国外相比仍有很大差距。我国自主的全数字化直流调速装置还没有全面商用,产品的功能上没有国外产品的功能强大。而国外进口设备价格昂贵,也给国产的全数字控制直流调速装置提供了发展空间。目前,发达国家应用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化,双闭环控制系统已经普遍的应用到了各类仪器仪表,机械重工业以及轻工业的生产过程中。随着全球科技日新月异的发展,双闭环控制系统总的发展趋势也向着控制的数字化,智能化和网络化发展。而在我们国内,双闭环控制也已经经过了几十年的发展时期,目前已经基本发展成熟,但是目前的趋势仍是追赶着发达国家的脚步,向着数字化发展。本课题主要讨论问题研究双闭环直流调速系统的研究和应用现状。调速系统主电路参数计算及元件的确定包括有变压器晶闸管平波电抗器等......”。
2、“.....动态设计计算根据技术要求,对系统进行动态校正,确定调节器与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。绘制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。建立系统的数学模型,对系统进行仿真研究,验证所设计的系统是否满足各项性能指标的要求。第二章双闭环直流调速系统的工作原理直流调速系统简介调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最普遍的种系统。目前,需要高性能可控电力拖动的领域多数都采用直流调速系统。晶闸管电动机直流调速系统简介世纪年代末,晶闸管大功率半导体器件变流装置的出现,使变流技术产生了根本性的变革,开始进入晶闸管时代。由晶闸管变流装置直接给直流电动机供电的调速系统,称为晶闸管电动机直流调速系统,简称系统,又称为静止的系统。这种系统已成为直流调速系统的主要形式。图是系统的简单原理图。图中是晶闸管变流装置,可以是单相三相或更多相数,半波全波半控全控等类型,通过调节触发装置的控制电压来移动触发脉冲的相位,以改变整流电压......”。
3、“.....由于系统具有调速范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。图晶闸管电动机直流调速系统系统但是,晶闸管还存在以下问题由于晶闸管的单向导电性,给系统的可逆运行造成困难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和电流变化率,因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件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,系统的电流脉动很严重。第三章控制系统的设计设计内容和要求设计内容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。调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。驱动控制电路的选型设计。动态设计计算根据技术要求,对系统进行动态校正,确定调节器与调节器的结构形式及进行参数计算......”。
4、“.....并满足动态性能指标的要求。绘制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。设计要求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,系统在工作范围内能稳定工作。系统静特性良好,无静差静差率。动态性能指标转速超调量,电流超调量,动态最大转速降,调速系统的过渡过程时间调节时间。系统在负载以上变化的运行范围内电流连续。调速系统中设置有过电压过电流保护,并且有制动措施。主电路采用三项全控桥。双闭环直流调速系统的组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,在系统中设置了两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级连接,如图所示,闸管装置放大系数。校验近似条件电流环截止频率晶闸管整流装置传递函数的近似条件满足近似条件忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件满足近似条件电流环小时间常数近似处理条件满足近似条件计算调节器电阻和电容由图,按所用运算放大器取......”。
5、“.....电流环可以达到的动态跟随性能指标为,满足设计要求。转速调节器的设计确定时间常数电流环等效时间常数。由前述已知,,则转速滤波时间常数,根据所用测速发电机纹波情况,取转速环小时间常数。按小时间常数近似处理,取选择转速调节器结构按照设计要求,选用调节器,其传递函数式为计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都较好的原则,先取,则的超前时间常数为则转速环开环增益可得的比例系数为式中电动势常数转速反馈系数检验近似条件转速截止频率为图含滤波环节的型电流调节器电流环传递函数简化条件为满足简化条件转速环小时间常数近似处理条件为满足近似条件计算调节器电阻和电容根据图所示,取,则取取取校核转速超调量当时......”。
6、“.....,不能满足设计要求。实际上,由于表是按线性系统计算的,而突加阶跃给定时,饱和,不符合线性系统的前提,应该按退饱和的情况重新计算超调量。表典型型系统阶跃输入跟随性能指标按准则确定参数关系表典型型系统动态抗扰性能指标与参数的关系图含滤波环节的型转速调节器设理想空载起动时,负载系数,已知,,,,,,,。当时,由表查得,而调速系统开环机械特性的额定稳态速降式中电机中总电阻调速系统开环机械特性的额定稳态速降为基准值,对应为额定转速根据式计算得能满足设计要求校核动态最大速降设计指标要求动态最大速降。在实际系统中,可定义为相对于额定转速时的动态速降。由,查表可知,,所以能满足设计要求转速超调的抑制若退饱和超调量,则不满足动态指标要求,需加转速微分负反馈。加入这个环节可以抑制甚至消灭转速超调......”。
7、“.....在双闭环调速系统中,加入转速微分负反馈的转速调节器原理图如图所示。和普通的转速调节器相比,在转速反馈环节上并联了微分电容和滤波电阻,即在转速负反馈的基础上再叠加个带滤波的转速微分负反馈信号。含有转速微分负反馈的转速环动态结构框图如下图所示图含有转速微分负反馈的转速环动态结构框图转速微分负反馈环节中待定的参数是和,其中转速微分时间常数,转速微分滤波时间常数是以选定,,只要确定,就可以计算出和了。由工程设计方法,近似计算公式得第四章基于的调速系统的仿真通过对整个控制电路的设计,用对整个调速系统进行仿真。首先建立双闭环直流调速系统的动态数学模型,可以参考该系统的动态结构形式,双闭环直流调速系统的动态结构框图如图所示图带转速微分负反馈的转速调节器图双闭环直流电机调速系统的动态数学结构框图把这些参数的值代入框图中的公式就可得到以下框图。图双闭环直流调速系统动态结构框图为了分析双闭环调速系统的特性,在转速调节器和速度调节器的输出端设置个限幅值......”。
8、“.....本设计选取的限幅值为。根据动态模型图以及计算参数,用进行仿真,主要是仿真电动机的输出转速。最终得到的转速仿真图形如图所示图双闭环直流电机转速输出仿真图形从图可以很明显的看出转速的起动和扰动的现象。从仿真得到的转速曲线图中可以得出转速超调量为,基本满足设计的要求,但是与设定值相比还是有误差。在秒的时候,转速达到个稳定值,系统无静差运行,其中在秒的时候输入个负载扰动量,在秒的时候扰动消失,速降达到了,过了秒之后转速又达到稳定值。从图中可以看出,扰动很快得到了调节,这是两个型调节器自动调节的作用。另外从图中也可以看到,系统是无静差运行的,符合设计的要求。从仿真的结果来看,得到这样结论工程设计方法在推导过程中为了简化计算做了许多近似的处理,而这些简化处理必须在定的条件下才能成立。例如将可控硅触发和整流环节近似地看作阶惯性环节......”。
9、“.....仿真实验得到的结果也并不是和系统实际的调试结果完全相同,因为仿真实验在辨识过程中难免会产生模型参数的测量误差,而且在建立模型过程中为了简化计算,忽略了许多环节的非线性因素和次要因素。如可控硅触发和整流环节的放大倍数和失控时间,这些都是非线性参数,但在仿真中被近似看作常数再如,设计电流调节器时只考虑电流连续时的情况,而忽略了电流断续时的情况。添了微分负反馈使得快速的达到稳态值,超调量也减少。但是微分容易引起振荡所以要加死区环节。以上些原因,在应用工程设计方法时应该注意的,以减小理论设计与实际之间的差距七设计总结本次设计是针对双闭环直流电机调速系统的设计,主要工作是设计直流调速控制器的电路,设计的电路都是模拟电路,同时相应地介绍了器件的保护电流调调节器转速调节器以及晶闸管的触发电路的设计过程,通过借用图书馆的书籍以及通过网络上的搜索,查阅了许多关于本设计的书籍和资料对该电路的设计有了较为深入的研究......”。
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