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运 动 控 制 期 中 作 业

--- 转速双闭环直流调速系统的设计

电气与控制工程学院 自动化1003班 王义

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转速电流双闭环直流调速系统设计

1. 已知参数

有一专转速电流双闭环直流调速系统，主电路采用三相桥式整流。已知电动机参数为：PN=500KW，UN=750V，IN=760A，nN=375r/min电动势系数Ce=1.82V·min/r，电枢回路总电阻R=0.14Ω,允许电流过载倍数λ=1.5，触发整流环节的放大倍数Ks=75,电磁时间常数Tl=0.031,机电时间常数Tm=0.012S,电流反馈滤波时间常数Toi=0.002S，转速反馈滤波时间常数Ton=0.02S。设调节器输入输出电压U*nm=Uim=Uom=10V,调节器输入电阻Ro=40KΩ。 2.设计指标

稳态无静差，电流超调量σi ≤5%；空载起动到额定转速时的转速超调量σ≤10%。 3. 设计要求

1）运用调节器工程设计法设计ASR和ACR,达到系统的设计指标，得到ASR和ACR的机构与参数。电流环设计为典1系统，并取参数KT=0.5，转速换设计为典2系统；

2）用MATLAB对上述设计的直流双闭环调速系统进行仿真，给出仿真结果； 3）设计出上述设计的直流双闭环调速系统的完整硬件实现原理图，原理图采用Protel软件画图；

4）说明原理图实现上诉直流调速系统的原理； 5）给出原理图每个元件的型号和值，并说明选择依据；

6）系统控制部分可以采用模拟电路或者微处理器实现。若采用微处理器实现，要说明软件实现流程以及核心软件的算法；

7）整个设计报告采用A4纸打印，标题采用宋体四号，正文采用宋体小四。

n 设计内容

一. 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 1. 双闭环直流调速系统的动态数学模型

双闭环直流调速系统的动态结构图，如图1所示。图中WASR(s)和WACR(s)分

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别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。

图2双闭环直流调速系统的动态结构图

2. 起动过程分析

*双闭环直流调速系统突加给定电压Un由静止状态起动时，转速和电流的动

态过程示于图2。由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况，整个动态过程就分成图中标明的I、II、III三个阶段。

n n* I II III O Id Idm t IdL O

t1 t2 t3 t4 t 图2双闭环直流调速系统起动时的转速和电流波形 *第I阶段（0~t1）是电流上升阶段。突加给定电压Un后，Uc、Ud0、Id 3