实训报告材料--十机架连轧机分部传动直流调速系统地设计

实用文档河南工程学院课程设计十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计学生姓名：李康康学院：电气信息工程学院专业班级：电气工程及其自动化1141学号：201110710126专业课程：自动控制系统指导教师：程辉2014年12月26日实用文档课程设计成绩评定标准及成绩序号评审项目指标满分评分1工作态度遵守纪律，学习认真；作风严谨，踏实肯干。5分2工作量按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合要求。20分3出勤情况全勤：得10分10分有迟到、早退、请假现象：得8分旷课1天：得5分旷课2天：得2分旷课超过2天：得0分4设计、实验方案能灵活运用相关专业知识，有较强的创新意识，有独特见解，设计有一定应用价值。30分5实验技能动手能力强，能独立完成安装、调试等实际操作，能解决设计及实验过程中出现的问题。10分6小组表现注重团队合作，在小组中表现突出，对设计方案的制定及选取起主要作用，在实验操作过程中，承担主要执行者。5分7设计报告质量报告结构严谨合理；文理通顺，技术用语准确，符合规范；图表完备、正确，绘图准确、符合国家标准；。20分合计评语：等级：（优秀、良好、中等、及格、不及格）评阅人：职称：日期：年月日实用文档目录摘要---------------------------ⅠABSTRACT-------------------------Ⅱ绪论--------------------------------11系统方案的选择------------------------21.1调速方案的选择-----------------------21.2直流电动机的选择-----------------------21.3电动机供电方案的选择--------------------21.4主电路结构的选择----------------------52硬件的设计----------------------------62.1整流变压器的计算和选择------------------62.2.1整流元件的计算和选择---------------------62.2平波电抗器的计算和选择------------------72.3电阻的计算-------------------------82.4电流的设计和校验----------------------82.4.1电流环的设计-------------------------82.4.2电流环的校验------------------------102.5转速环的设计和检验--------------------112.5.1转速环的设计-----------------------11实用文档2.5.2转速环的校验----------------------113系统的MATLAB/Simulink仿真-----------------133.1系统的仿真模型---------------------133.1.1开环和单闭环直流系统的仿真模型--------------133.2双闭环的仿真模型---------------------143.3系统的数学模型---------------------153.4系统仿真的输出及结果分析----------------173.4.1物理模型的仿真结果-------------------173.4.2数学模型的仿真结果--------------------18结束语------------------------------20致谢---------------------------21参考文献-----------------------------22实用文档十字架连轧机分部传动直流调速系统的设计摘要工业上，为了提高生产效率和加工质量，充分利用晶闸管元件及电动机的过载能力，要求实现理想启动，即要求在启动过程中，是启动电流一直保持最大允许值，此时电动机以最大转矩启动，转速迅速以直线规律上升，以缩短启动时间；启动结束后，电流从最大值迅速下降为负载电流值且保持不变，转速维持给定转速不变。又因调速精度要求较高，故采用转速电流双闭环负反馈调速系统。启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流一直保持最大允许值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定器的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电动机的电枢电流以平衡负载电流。直流双闭环调速系统的性能很好，具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。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。本文对直流双闭环调速系统的设计进行了分析，对直流双闭环调速系统的原理进行了一些说明，介绍了其主电路、检测电路的设计，详细介绍了电流调节器和转速调节器的设计以及一些参数的选择和计算，使其满足工程设计参数指标。关键词：双闭环调速系统，转速调节器，电流调节器实用文档DESIGNANDSIMULATIONOFFUZZYDOUBLECLOSELOOPSPEEEDREGULATIONSYSTEMDCSPEEDREGULATINGSYSTEMABSTRACTTheapplicationofmotorhasspreadintoallkindsoffieldsofnationaleconomyandpepole’sdailylifeasthemainmechanic-electronicenergyconversiondevice.Doublecloseloopspeedregulationsystemcontrolisoftenadoptedinthedigitalcontrolsystemofmotor.Althoughitissimplyconstructed,itisnotthebesttogetbettercontrolperformanceonlybyregulatingparameters,suchastoovercomelargerdisturbancetoimprovedynamicquality.ThepaperfirstlydescribesthespeedcontrolregulationofDCmotorthenelaboratesthepresentdevelopmentconditionoftheDoublecloseloopspeedregulationsystemcontrolandthefuzzycontrolandtheprincipleofthefuzzycontrol.TakingthefuzzyDoublecloseloopspeedregulationsystemcontrolastheresearchobject,thispaperpresentsafuzzyDoublecloseloopspeedregulationsystemcontrollerfordoubleclosedloopDCspeedregulatingsystem.TheMATLAB/SIMULINKsimulationmodelbysettinguptwokindsofcontrolmodesaresimulated,whichsuggestsfuzzycontrolcangreatlyimprovetheeffectsbyitsstrongeranti-disturbanceandgooddynamics.KEYWORDSDoublecloseloopspeedregulationsystem；Speedregulator；Currentregulator实用文档实用文档实用文档绪论许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。而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。双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。随着社会化大生产的不断发展，电力传动装置在现代化工业生产中的得到广泛应用，对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，这就需要越来越多的生产机械能够实现制动调速，因此我们就要对这样的自动调速系统作一些深入的了解和研究。本次设计的课题是双闭环晶闸管不可逆直流调速系统，包括主电路和控制回路。主电路由晶闸管构成，控制回路主要由检测电路，驱动电路构成，检测电路又包括转速检测和电流检测等部分。实用文档1系统方案的选择1.1调速方案的选择调速选泽包括以下几种：直流电动机的选择、电动机供电方案的选择、系统的结构选择、确定直流调速系统的总体结构原理框图及仿真图。1.2直流电动机的选择三相全控桥式整流器电路采用共阴极接法的三相半波和共阳极接法的三相半波的串联组合，由于共阴极组在正半周导电，流经变压器的是正向电流；共阳极组在负半周导电，流经变压器的是反向电流，因此变压器绕组中没有直流磁通，且每相绕组正负半周都有电流流过，提高了变压器的利用率，且直流侧脉动较小，元件利用率较好，无直流磁化同时波形畸变较小，故选择三相全控桥式整流电路可用来给直流电机供电,启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流一直保持最大允许值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定器的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电动机的电枢电流以平衡负载电流。根据任务的分配，我们组分的是第六台机架连轧机，此机架连轧的电动机的型号是Z2-71，电动机的参数见表1-1：表1-1电动机Z2-71的参数电机型号NP(KW)NU(V)NI(A)Nn(r/min)aR(Ω)2aGD(2mN)P极对数Z2-71142306114500.89.811.3电动机供电方案的选择常用的整流器主电路比较和常用整流电路的计算系数分别见表1-2和1-3。实用文档表1-2常用的整流器主电路比较形式特点单相半空桥式单相全控桥式三相半波三相全控桥式双反星形带平衡电抗器三相半空桥式双三相桥带平衡电抗器变压器利用率较好（0.9）较好（0.9）差（0.74）好（0.95）一般（0.79）好（0.95）好（0.97）脉动情况一般（m=2）一般（m=2）一般(m=3)较小（m=6）较小(m=6)较小(m=6)较小(m=12)器件利用率好（180）好（180）较好（120）较好（120）较好（120）较好（120）较好（120）直流磁化无无无无无无无波形畸变一般（0.9）一般（0.9）严重（0.827）较小（0.955）较小（0.955）较小（0.955）小（0.955）应用场合10k以下不可逆10kw以下可（不）逆50kw以下及电动机励磁10200kw可（不）逆，应用范围广低压大电流不可逆四象限运行实用文档表1-3常用整流电路的计算系数电路形式单相半空单相全控三相半波三相半空三相全控换相电抗压降计算系数x0.7070.7070.8660.50.5整流电压计算系数uv0.90.91.172.342.34电压计算