電機及其運動控制系統課程設計說明書題目：雙閉環V-M調速系統中主電路電流調節器及轉速調節器的設計學院：自動化學院專業：自動化姓名：學號：指導教師：本設計簡單介紹了雙閉環調速系統的原理和動態結構，并基于相關原理，根據設定的電機參數等已知條件和要求按工程設計方法對雙閉環調速系統主回路、轉速調節器（ASR）和電流調節器（ACR）及其限幅電路進行設計，并對該系統的調節器有關參數進行了計算。最終完成了雙閉環V-M調速系統的主電路以及電流、轉速調節器的設計，并用Simulink進行了仿真驗證，總結了設計心得。關鍵詞：雙閉環；調速系統；ASR；ACR；設計；計算；Simulink仿真目錄TOC\o"1-3"\h\u7252摘要 校驗近似條件和性能指標=1\*GB3①而，滿足等效條件；=2\*GB3②轉速環小時間常數近似處理條件，此時滿足近似處理條件。=3\*GB3③轉速超調量為同時，有，取中頻寬為，取。因此能夠滿足設計要求。ACR和ASR的傳遞函數 雙閉環調速系統主回路電路見圖5所示，其實質上就是一個三相橋式整流電路，通過該電路，三相交流電源被整流成為可供直流電機負載運行的直流電源。UWVUWV圖5雙閉環調速系統主回路電路圖3.2.1轉速給定器（G）轉速給定器電路見圖7所示，其由兩個保護電阻R1與R2、兩個電位器R3與R4及兩個單刀雙擲開關J1與J2組成；電位器R3與R4分別用來調節正負電壓的大小，從而改變給定電壓即給定轉速的大小；單刀雙擲開關J1控制給定電壓的正負，即控制電機的正反轉速；J2則用于控制運行與停止。圖6轉速給定器電路圖3.2.2轉速調節器（ASR）轉速調節器電路見圖7所示，轉速調節器ASR的功能是對給定和反饋兩個輸入量進行加法、減法、比例、積分和微分等運算，使其輸出按某一規律變化。它由運算放大器，輸入與反饋網絡及二極管限幅環節組成。轉速調節器采用電路運算放大器，它具有兩個輸入端，同相輸入端和反相輸入端，其轉速調節器ASR也可當作電壓調節器AVR來使用，輸出電壓與兩個輸入端電壓之差成正比。電路運算放大器具有開環放大倍數大，零點漂移小，線性度好，輸入電流極小和輸出阻抗小等優點，可以構成理想的調節器。圖7轉速調節器電路圖3.2.5電流調節器（ACR）電流調節器電路見圖8所示，其適用于可控制傳動系統中，對其輸入信號（給定量和反饋量）可進行加法、減法、比例、積分、微分和延時等運算或者同時兼做上述幾種運算以使其輸出量按某種預定規律變化。電流調節器由以下幾部分組成：運算放大器，二極管限幅、輸入阻抗網絡、反饋阻抗網絡等。圖8電流調節器電路圖3.2.6電流互感器（TA）電流互感器電路如圖9所示，本系統中的電流互感器采用不完全星形接線，用于測量顯三相三線電力裝置中的三相電流。WVUWVU圖9電流互感器電路圖3.2.7觸發器（GT）觸發器電路見圖10所示，采用集成觸發器。集成觸發電路具有可靠性高，技術性能好，體積小，功耗低，調試方便等優點。晶閘管觸發電路的集成化已逐漸普及，已逐步取代分立式電路。圖10觸發器電路圖3.2.8轉速變速器（FBS）轉速變換器電路如圖11所示，其用于轉速反饋的調速系統中，將直流測速發電機的輸出電壓變換成適用于控制單元并與轉速成正比的直流電壓作為速度反饋。圖11轉速變換器電路圖3.2.9直流穩壓電源（DCRPS）7815直流穩壓電源電路如圖12所示，其由三相交流電經整流和穩壓所得，用于雙閉環直流調速系統中所有需要±15V直流電源的器件。7815圖12直流穩壓電源電路圖進入MATLAB，單擊MATLAB命令窗口工具欄中的Simulink圖標，打開Simulink模塊瀏覽器窗口。打開模型編輯窗口，選中所需的子模塊，拖入模型編輯窗口。雙擊模塊圖案，則出現關于該圖案的對話框，通過修改對話框內容來設定模塊的參數，模塊中需要修改的相關參數由前部分中計算所得。完成了對模塊參數的調整后就可以根據雙閉環直流調速系統的動態結構圖對各模塊予以連接，完整的仿真模型如圖13所示。電機啟動時，仿真的電流曲線、轉速曲線分別如圖14、15、16。由圖易見，滿足轉速超調量，電流超調量。由Simulink仿真的波形來看，各個環節參數的設計和校正是較為合理的，綜上可以認為，雙閉環V-M調速系統中主電路電流調節器及轉速調節器的設計滿足了設計要求。 圖13電流環電流圖圖15電流曲線圖圖16轉速曲線圖本人此次負責總體設計，查閱了各種相關資料和比對了多種類型的相似電路。對于主控電路，在實際應用中已經有了較為成熟的設計，以三相橋式全控整流電路為主，故此次也選擇了該方案。對于控制電路，先根據雙閉環直流調速系統的基本結構，結合實際應用中對關鍵電氣參數的要求，完善出實用的電氣結構，作出結構圖，對具有特定功能的部件進行模塊化，以方便下一步對每一模塊功能的設計。雖然查閱了很多資料，但由于對雙閉環直流調速的設計多停留在理論設計環節，給出的具體實現調節控制的電路較少，完成每一個模塊控制器件的設計還是具有一定難度的。通過尋找成熟的原理電路，結合本系統的具體需要和自己的理解，我選擇并修改了查找到的類似功能電路，使得其更適用于本系統。在設計完成后，聽取了本組成員的意見，對電機控制電路的功能進行了改進和完善，并用multisim對所有電路圖進行了繪制。本次課程設計我學到了很多新的東西，極大地拓寬了知識面,鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高，感到收獲不小。同時也發現了大量問題，有些在設計過程中已經解決，有些還要待今后慢慢學習，只要學習就會有更多的問題，有更多的難點，但也會有更多的收獲。總之，課程設計作為一種教學方式，鞏固了我們課堂上所學的知識，提高了我們對知識學習的熱情，鍛煉了我們運用知識解決實際問題的能力，讓我們收獲了很多。由于本人水平有限，所設計的系統可能有不當之處，懇請老師不吝指正。

1．陳伯時．電力拖動自動控制系統——運動控制系統（第3版）．機械工業出版社，20032．李華德等．電力拖動控制系統（運動控制系統）．電子工業出版社，20063． 阮毅，陳維鈞．運動控制系統．清華大學出版社，20063． 王鑒光．電機控制系統．機械工業出版社，19944． 王兆安，劉進軍．電