双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统设计.doc

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1、武汉理工大学电力拖动自动控制系统课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 李向明 工作单位： 自动化学院 题 目: 双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统设计 初始条件：1.直流电动机额定参数为： UN220V，IN140A，nN1100 r/min，Ra0.4电机过载倍数1.4，2.测速发电机参数：23W，110V，0.21A，1900 r/min，永磁式3.主电路采用三相全控桥，交叉连接，进线交流电源：三相380V要求完成的主要任务: 1.ASR及其反馈电路设计2.ACR及其反馈电路设计3.无环流逻辑控制器DLC设计4.主电路及保护电路设计5.集成触发电路设计课程设计说明书

2、应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。要求如下：1稳态无静差，转速超调量不超过10，电流超调量不超过5。 2. 对系统设计方案的先进性、实用性和可行性进行论证，说明系统工作原理。3. 画出单元电路图，说明工作原理，给出系统参数计算过程。4. 画出整体电路原理图，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。时间安排：2013.5.272013.5.28 收集课程设计相关资料2013.5.292013.6.03 系统设计2013.6.042013.6.05 撰写课程设计及答辩指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要11 系统结构设计21.1方案论证21

3、.2系统设计22转速、电流双闭环直流调速系统32.1 转速、电流双闭环直流调速系统设计思路32.2 转速、电流双闭环直流调速系统的组成32.3 转速、电流双闭环直流调速系统工作原理43转速、电流双闭环直流调速系统设计53.1电流调节器的设计53.1.1电流调节器的参数计算53.1.2 确定时间常数63.1.3电流调节器结构的选择63.1.4电流调节器参数的计算73.1.5校验近似条件73.1.6计算调节器电阻和电容83.2速度调节器的设计93.2.1 确定时间常数93.2.2 选择转速调节器结构93.2.3 计算转速调节器参数93.2.4 检验近似条件103.2.5 计算调节器电阻和电容103

4、.2.6 校核转速超调量114 逻辑无环流可逆调速系统124.1 逻辑无环流调速系统工作原理124.2逻辑无环流调速系统设计144.3无环流逻辑装置的组成144.4无环流逻辑装置的设计154.4.1电平检测器154.4.2逻辑运算164.4.3延时电路184.2.4逻辑保护195系统主电路设计205.1主电路原理及说明205.2主电路参数设计216保护电路设计227集成触发电路设计238电气原理总图269基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真27心得与体会28参考文献29本科生课程设计成绩评定表30摘要本次的课程设计是对双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统设计，双闭环直流调速系统是电力

5、拖动自动控制系统中一个很重要的系统，而逻辑无环流可逆直流调速系统是双闭环直流调速系统的典型系统。本文对直流双闭环调速系统和逻辑无环流控制的设计进行了理论分析，并对其原理进行了一些简要说明，阐述了了其主电路及其保护电路、电流转速两个调节器、无环流逻辑装置以及触发电路的设计，详细根据题目设计的数据要求并按照工程设计方法的设计步骤以及一些调节器参数的计算。最后我利用MATLAB Simulink工具箱，分别对直流调速系统的电流反馈环和转速反馈环进行系统仿真，检验理论计算参数是否符合实际设计要求。并仿真过程中，根据系统响应波形和参数来调节调节器参数。关键词：直流双环系统 转速调节器 电流调节器 逻辑无

6、环流控制 MATLAB仿真双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统设计1 系统结构设计1.1方案论证本系统采用双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统。转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差，而在此甚础上再加中电流负反馈，则可使系统的电流不能无限制的增加，而当系统在最大电流（转矩）受限制时，调速系统所能获得的最快的起动过程。由此可知，双闭环使得系统的调速性能大大提高。逻辑无环流可逆调速系统是目前在生产中应用最为广泛的可逆系统。在可逆调速系统中，电动机最基本的要素就是能改变旋转方向。而要改变电动机

7、的旋转方向有两种办法：一种是改变电动机电枢电压的极性，第二种是改变励磁磁通的方向。对于大容量的系统，从生产角度出发，往往采用既没有直流平均环流，又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统，无环流可逆系统省去了环流电抗器，没有了附加的环流损耗，和有环流系统相比，因换流失败造成的事故率大为降低。但为保证稳定运行时电流波形的连续，仍保留平波电抗器Ld。所以它兼有无环流和电流波形连续的特点，所以比直流平均环流与配合控制有更好的效果。1.2系统设计要实现逻辑无环流可逆调速，就要采用桥式全控整流逆变电路。要达到电流和转速的超调要求就要设计电流-转速双闭环调速器；逻辑无环流的重要部分就是要采用逻辑控制，保证只有一组

8、桥路工作，另一组封锁。逻辑控制器可以采用组合逻辑元件和一些分立的电子器件组成，也可用单片机实现，本文使用PLC来实现逻辑控制；触发电路要保证晶闸管在合适的时候导通或截止，并且要能方便的改变触发脉冲的相位，达到实时调整输出电压的目的，从而实现调速。保护电路有瞬时过压抑制，过电流保护和过电压保护，当过压或过流时封锁触发脉冲，从而实现保护功能。2转速、电流双闭环直流调速系统2.1 转速、电流双闭环直流调速系统设计思路采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，单闭环系统就难以满足需要。在单闭环直流调速系统中,电流截止负反馈是专门

9、用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在起动过程中，应始终保持电流（转矩）为允许的最大值，使电力拖动系统以最大的加速度起动，到达稳态转速时，立即让电流降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。应该在起动过程中只有电流负反馈，没有转速负反馈，达到稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再让电流负反馈发挥作用。2.2 转速、电流双闭

10、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，本系统设计中设置两个调节器，分别用来调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套连接，如图2-1所示。把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。TGnASRACRU*n+-UnUiU*i+-UcTAVM+-UdIdUPEL-MTG图2-1 转速、电流双闭环直流调速系统2.3 转速、电流双闭环直流调速系统工作原理为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器都是采用PI

11、调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图如图2-2所示：图中含有两个调节器输入输出电压的实际极性，他们是按照电力电子变换器的变换电压为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒向作用。图中还含有两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。+-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd+-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU*iLMMTGUPE图2-2 双闭环直流调速系统电路原理图双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差

12、，这时，转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。如果采用了两个PI调节器分别形成内、外两个闭环的效果。这样的静特性显然比带电流截止负反馈的单闭环系统静特性好。然而实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，特别是为了避免零点飘移而采用 “准PI调节器”时，静特性的两段实际上都略有很小的静差。3转速、电流双闭环直流调速系统设计3.1电流调节器的设计转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基本不变，即。把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地

13、移到环内，同时把给定信号改成，则电流环便等效成单位负反馈系统。和一般都比小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为。电流环应以跟随性能为主，应选用典型I型系统，应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成，电流调节器的比例系数；电流调节器的超前时间常数。3.1.1电流调节器的参数计算电流反馈系数：由已知条件计算电枢回路总电感量 L=0.693=0.6936.3mH 取L=0.0063H则励磁时间常数 =计算电动机电动势系数 =0.1493.1.2 确定时间常数 整流装置滞后时间常数 。取三相桥式电路的平均失控时间为。 整流滤波时间常数 。三相桥式电路每个波头的时间是3.3

14、ms，为了基本滤平波头，应有 ,因此取=2ms=0.002s。 电流环小时间常数之和。按小时间常数近似处理，。3.1.3电流调节器结构的选择根据设计要求，并保证稳态电流误差，可按典型型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数为：检查对电源电压的抗扰性能：参照表3-1的典型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。表3-1 典型型系统动态抗扰性能指标与参数的关系3.1.4电流调节器参数的计算电流调节去超前时间常数：。电流环开环增益：要求时，按表3-2，应取，经计算得：于是，ACR的比例系数为： 表3-2典型I型系统跟随性能指标和频域指标与参数的关系3.

15、1.5校验近似条件电流环截止频率：1、晶闸管整流装置传递函数的近似条件：满足近似条件。2、校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 3、电流环小时间常数近似处理条件 均满足近似要求3.1.6计算调节器电阻和电容图3-1 PI型电流调节器 取=40k,则， 取， 取按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为（见表3-2），满足设计要求。3.2速度调节器的设计3.2.1 确定时间常数电流环等效时间常数:有前面的计算可得 转速滤波时间常数 ：有条件可知s。转速环时间常数 ：按小时间常数近似处理，取3.2.2 选择转速调节器结构按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数表达式为 3.2.3 计算

16、转速调节器参数转速反馈系数：按跟随和抗扰性能都比较好的原则，取 ,则ASR的超前时间常数为转速开环增益ASR的比例系数 3.2.4 检验近似条件由公式 可得转速环截止频率为 （1）电流环传递函数简化条件为 （2）转速环小时间常数近似处理条件为 均满足近似要求。3.2.5 计算调节器电阻和电容图3-2 PI型转速调节器， 取=40K,则， 取， 取，, 取。3.2.6 校核转速超调量 表3-3 典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系 当 时，由表3-3得，不能满足设计 的要求。实际上，由于表3-3是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况

17、计算超调量。 下面对转速调节器退饱和时转速超调量的计算：设理想空载启动时 ， ， 带入 可得 可以满足设计要求。4 逻辑无环流可逆调速系统4.1 逻辑无环流调速系统工作原理这种逻辑无环流系统有一个转速调节器ASR，一个反号器AR，采用双电流调节器1ACR和2ACR，双触发装置GTF和GTR结构。主电路采用两组晶闸管装置反并联线路，由于没有环流，不用再设置环流电抗器，但是为了保证稳定运行时的电流波形的连续，仍应保留平波电抗器，控制线路采用典型的转速电流双闭环系统，1ACR用来调节正组桥电流，其输出控制正组触发装置GTF；2ACR调节反组桥电流，其输出控制反组触发装置GTR，1ACR的给定信号经反

18、号器AR作为2ACR的给定信号,这样可使电流反馈信号的极性在正反转时都不必改变，从而可采用不反映极性的电流检测器，在逻辑无环流系统中设置的无环流逻辑控制器DLC，这是系统中关键部件。它按照系统的工作状态，指挥系统进行自动切换，或者允许正组触发装置发出触发脉冲而封锁反组，或者允许反组触发装置发出触发脉冲而封锁正组。在任何情况下，决不允许两组晶闸管同时开放，确保主电路没有产生环流的可能。图4-1 逻辑无环流可逆调速系统原理图ASR速度调节器ACR1ACR2正反组电流调节器GTF、GTR正反组整流装置VF、VR正反组整流桥DLC无环流逻辑控制器HX推装置TA交流互感器TG测速发电机M工作台电动机LB

19、电流变换器AR反号器GL过流保护环节4.2逻辑无环流调速系统设计要实现逻辑无环流可逆调速，就要采用桥式全控整流逆变电路。要达到电流和转速的超调要求就要设计电流-转速双闭环调速器；逻辑无环流的重要部分就是要采用逻辑控制，保证只有一组桥路工作，另一组封锁。逻辑控制器可以采用组合逻辑元件和一些分立的电子器件组成，本文使用PLC来实现逻辑控制；触发电路要保证晶闸管在合适的时候导通或截止，并且要能方便的改变触发脉冲的相位，达到实时调整输出电压的目的，从而实现调速。保护电路有瞬时过压抑制，过电流保护和过电压保护，当过压或过流时封锁触发脉冲，从而实现保护功能。4.3无环流逻辑装置的组成在无环流控制系统中，反

20、并联的两组整流桥需要根据所要求的电枢电流极性来选择其中一组整流桥运行，而另一组整流桥触发脉冲是被封锁的。两组整流桥的切换是在电动机转矩极性需要反向时由逻辑装置控制进行的。其切换顺序可归纳如下：由于转速给定变化或负载变动，使电动机应产生的转矩极性反向。由转速调节器输出反映这一转矩的极性，并由逻辑装置对该极性进行判断，然后发出切换开始的指令。使导通侧的整流桥（例如正组桥）的电流迅速减小到零。由零电流检测器得到零电流信号后，经延时，确认电流实际值为零，封锁原导通侧整流桥的触发脉冲。由零电流检测器得到零电流信号后，经延时，确保原导通侧整流桥晶闸管完全阻断后，开放待工作侧整流桥（例如反组桥）的触发脉冲。

21、电枢内流过与切换前反方向的电流，完成切换过程。根据逻辑装置要完成的任务，它由电平检测、逻辑判断、延时电路和联锁保护电路四个基本环节组成，逻辑装置的功能和输入输出信号如图4-2所示。 图4-2 无环流逻辑控制环节DLC其输入为电流给定或转矩极性鉴别信号和零电流检测信号，输出是控制正组晶闸管触发脉冲封锁信号和反组晶闸管触发脉冲封锁信号。4.4无环流逻辑装置的设计 4.4.1电平检测器逻辑装置的输入有两个：一是反映转矩极性信号的转速调节器输出，二是来自电流检测装置反映零电流信号的，他们都是连续变化的模拟量，而逻辑运算电路需要高、低电位两个状态的数字量。电平检测器的任务就是将模拟量转换成数字量，也就是

22、转换成“0”状态（将输入转换成近似为输出）或“1”状态（将输入转换成近似为输出）。采用射极偶合触发器作电平检测器。为了提高信号转换的灵敏度，前面还加了一级差动放大和一级射极跟随器。其原理图见图4-3。图4-3 电平检测器原理图电平检测器的输入输出特性如图4-4所示，具有回环特性。由于转速调节器的输出和电流检测装置输出都具有交流分量，除入口有滤波外，电平检测需要具有一定宽度的回环特性，以防止由于交流分量使逻辑装置误动作，本系统电平检测回环特性的动作电压，释放电压。调整回环的宽度可通过改变射极偶合触发器的集电极电阻实现。图4-4 电平检测器输入输出特性转矩极性鉴别器的输入信号为转速调节器的输出，其

23、输出为。电机正转时为负，为低电位（“0”态），反转时为正，为高电位（“1”态）。零电流检测器的输入信号为电流检测装置的零电流信号，其输出为。有电流时为正，为高电位（“1”态），无电流时为0，为低电位（“0”态）。4.4.2逻辑运算电路的输入是转速极性鉴别器的输出和零电流检测器输出。系统在各种运行状态时，和有不同的极性状态（“0”态或“1”态），根据运行状态的要求经过逻辑运算电路切换其输出去封锁脉冲信号的状态（“0”态或“1”态），由于采用的是锗管触发器，当封锁信号为正电位（“1”态）时脉冲被封锁，低电位（“0”态）时脉冲开放。利用逻辑代数的数学工具，可以设计出具有一定功能的逻辑运算电路。设正转

24、时为负，为“0”；反转时为正，为“1”；有电流时为正，为“1”；无电流时为负，为“0”。代表正组脉冲封锁信号，为“1”时脉冲封锁，为“0”时脉冲开放。代表反组脉冲封锁信号，为“1”时脉冲封锁，为“0”时脉冲开放。、表示“1”，、表示“0”。按系统运行状态，可列出各量要求的状态，如表4-1所示，并根据封锁条件列出逻辑代数式。运 行 状 态 正向起动，I=00001 正向运行，I有0101 正向制动，I有1101 正向制动，I=01010 反向起动，I=01010 反向运行，I有1110 反向制动，I有0110 反向制动，I00001表4-1 逻辑判断电路各量要求的状态根据正组封锁条件： （4-1

25、）根据反组封锁条件： （4-2）逻辑运算电路采用分立元件，用或非门电路较简单，故将上述（4-1）式和（4-2）式最小化，最后化成或非门的形式。 （4-3） （4-4）根据（4-3）、（4-4）式可画得逻辑运算电路，如图4-5所示，它由四个或非门电路组成。依靠它来保证两组整流桥的互锁，并自动实现零电流时相互切换。图4-5 逻辑运算电路4.4.3延时电路 前面的逻辑运算电路保证零电流切换，但仅仅采用零电流切换是不够的。因为零电流检测装置的灵敏度总是有限的，零电流检测装置变成“0”态的瞬间，不一定原来开放组的晶闸管已经断流。因此必须在切换过程中设置两段延时即封锁延时和开放延时，避免由于正反组整流装置

26、同时导通而造成短路。根据这个要求，逻辑装置在逻辑电路后面接有延时电路。图4-6 延时电路延时电路如图4-6所示，其工作原理如下：当延时电路输入为“0”时，输出亦为“0”态（截止、导通），相应的整流桥脉冲开放。当输入由“0”变为“1”时，电容C经充电，经一定延时后，导通，截止，即输出由“0”延时变“1”。相应的整流桥脉冲延时封锁。其延时时间由决定，这里整定为。当输入出“1”变“0”时，电容C的电荷要经过和基射极回路放电，经一定延时后，截止，导通，即输出由“1”延时变“0”。相应的整流桥脉冲延时开放。其延时时间由参数决定，这里整定为，这样就满足了“延时封锁”、“延时开放”的要求。 4.2.4逻辑保

27、护 逻辑电路正常工作时，两个输出端总是一个高电位，一个低电位，确保任何时候两组整流一组导通，另一组则封锁。但是当逻辑电路本身发生故障，一旦两个输出端均出现低电位时，两组整流装置就会同时导通而造成短路事故。为了避免这种事故，设计有逻辑保护环节，如图4-7所示。逻辑保护环节截取了逻辑运算电路经延时电路后的两个输入信号作为一个或非门的输入信号。当正常工作时，两个输入信号总是一个是高电位，另一个是低电位。或非门输出总是低电位，它不影响脉冲封锁信号的正常输出，但一旦两个输入信号均为低电位时，它输出一个高电位，同时加到两个触发器上，将正反两组整流装置的触发脉冲全部封锁了，使系统停止工作，起到可靠的保护作用

28、。图4-7 逻辑保护装置结构图由电平检测、逻辑运算电路、延时电路、逻辑保护四部分就构成了无环流逻辑装置。其结构如图4-8所示。 图4-8无环流逻辑装置结构图5系统主电路设计5.1主电路原理及说明 逻辑无环流可逆直流调速系统的主电路如下图所示:图5-1 逻辑无环流可逆直流调速系统主电路两组桥在任何时刻只有一组投入工作（另一组关断），所以在两组桥之间就不会存在环流。但当两组桥之间需要切换时，不能简单的把原来工作着的一组桥的触发脉冲立即封锁，而同时把原来封锁着的一组桥立即开通，因为已经导通的晶闸管并不能在触发脉冲取消的一瞬间立即被关断，必须待晶闸管承受反压时才能关断。如果对两组桥的触发脉冲的封锁和开

29、放同时进行，原先导通的那组桥不能立即关断，而原先封锁着的那组桥已经开通，出现两组桥同时导通的情况，因没有环流电抗器，将会产生很大的短路电流，把晶闸管烧毁。为此首先应是已导通的的晶闸管断流，要妥当处理主回路中的电感储存的一部分能量回馈给电网，其余部分消耗在电机上，直到储存的能量释放完，主回路电流变为零，使原晶闸管恢复阻断能力，随后再开通原来封锁着的那组桥的晶闸管，使其触发导通。5.2主电路参数设计Ud=2.34U2cos Ud=UN=220V, 取=0 U2=Idmin=(5%-10%)IN,这里取10% 则L=0.693 晶闸管参数计算：对于三相桥式整流电路，晶闸管电流的有效值为：则晶闸管的额

30、定电流为：取1.52倍的安全裕量，由于电流连续，因此晶闸管最大正反向峰值电压均为变压器二次线电压峰值，即：取23倍的安全裕量，6保护电路设计在主电路变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧瞬态过电压保护及滤波，晶闸管并联电阻和电容构成关断缓冲。过电流保护可以通过电流互感器检测输入电流的变化，与给定值进行比较，当达到设定值时发出过流信号到逻辑控制器，再由逻辑控制器来封锁触发脉冲，实现过流保护。过流保护电路如下图所示。图6-1 过流保护电路过压保护是在直流电动机的电枢两端并上电压取样电阻，当电压值超过设定值时，发出过电压信号，经过电平转换后送到逻辑控制器，由逻辑控制器封锁触发脉冲，从而构成过电压保护电

31、路，这种电路既灵敏又稳定。图6-2 过电压保护7集成触发电路设计 触发电路采用集成移相触发芯片TC787，与TCA785及KJ（或KC）系列移相触发集成电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点。经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部三个恒流源的形成电路处理后变为与三相输入同步信号相位对应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲分配及驱动电路。假设系统未发生过电流、过电压或其他非正常情况，则引脚5禁止端的信号无效，此时脉冲分配电路根据用户在引脚6设定的状态完成双脉冲(引脚6为高电平)或单脉冲(引脚6为低电平)的分配功能，

32、并经输出驱动电路功率放大后输出；一旦系统发生过电流、过电压或其他非正常情况，则引脚5禁止信号有效，脉冲分配及驱动电路内部的逻辑电路动作，封锁脉冲输出，确保集成块的12、11、10、9、8、7六个引脚输出全为低电平，同步信号与双脉冲触发关系如图8所示：晶闸管的导通采用双脉冲触发，脉冲宽度为10，每组脉冲之间的间隔为60触发脉冲由TC787集成电路完成。TC787的原理框图如图7-1所示图7-1 TC787原理框图由图可见：在它的内部集成了三个过零和极性检测单元、三个锯齿波形成单元、三个比较器、一个脉冲发生器、一个抗干扰锁定电路、一个脉冲形成电路、一个脉冲分配及驱动电路。引脚18、l、2分别为三相

33、同步电压Va、Vb、Vc输人端。引脚16、15和14分别为产生相对于A、B和C三相同步电压的锯齿波充电电容连接端。电容值大小决定了移相锯齿波的斜率和幅值。引脚13为触发脉冲宽度调节电容Cx，该电容的容量决定着TC787输出脉冲的宽度，电容的容量越大，输出脉冲宽度越宽。引脚5为输出脉冲禁止端，该端用来在故障状态下封锁TC787的输出，高电平有效。引脚4为移相控制电压输入端。该端输入电压的高低，直接决定着TC787输出脉冲的移相范围。引脚12、10、8、9、7和11是脉冲输出端。其中引脚12、10和8分别控制上半桥臂的A、B、C相晶闸管；引脚9、7和11分别控制下半桥臂的A、B和C相晶闸管。正组晶

34、闸管触发电路原理图如图7-2所示，反组的与正组相同。触发波形如图7-3. 图7-2 正组触发电路原理图 图7-3 触发电路波形8电气原理总图9基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真通过对整个控制电路的设计， 用MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行仿真。根据双闭环直流调速系统动态结构图，加入本系统初始条件以及计算参数，即可绘出双闭环系统结构图如下9-1： 图9-1 双闭环直流调速系统仿真模型 根据动态模型图以及计算参数，用MATLAB/SIMULINK进行仿真，双闭环直流调速系统突加给定电压由静止状态起动直到额定负载时时，转速和电流的动态过程示于下图9-2。图9-2双闭环

35、直流调速系统启动过程电流、转速波形心得与体会本次课程设计要求结合给定的初始条件来完成双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统设计，通过这次课程设计，使我对逻辑无环流直流可逆调速系统有了更深入的理解。其中涉及到多方面的知识，主要包括转速-电流双闭环的设计、逻辑控制器的设计及晶闸管触发电路的设计，涉及到了电力电子，电力拖动和PLC等多学科。在电流转速双闭环系统设计中，双闭环系统的核心是电流调节器和速度调节器，在确定两个调节器的类型和结构时采用的是常用的工程设计方法，电流调节器采用典型型系统，转速调节器采用典型型系统，计算其基本参数后，校验近似条件，能够满足系统的要求，若不能满足则要从新设计调节器的类型和结

36、构。通过这个环节设计，我对调节器的参数计算掌握的更牢固，其中有些初始条件没有给出，通过查阅资料，采用了经验值从而计算出完整的参数设计。同时，也让我更加深入的理解了电流环以及转速环的作用及工作原理。在无环流逻辑控制器DLC设计中，通过查询资料我弄懂了能保证无环流的工作原理以及实现功能的各个环节，其中还运用到了电力电子，PLC等相关学科的知识。同时还通过主电路，保护电路以及集成触发电路的设计，让我综合运用了所学习的知识，设计出符合电路要求，不断巩固及其拓展自己的专业能力。 在这次课程设计中，我不仅体会到了过程的艰辛，也收获了学习的快乐。在设计完成后，为了验证双闭环启动过程以及工作状态，我还另外学习

37、了MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真，通过仿真，使我看到自己设计参数的正确性，以及清楚的看到双闭环在启动过程的变化过程。从这次设计过程中，我懂得了理论与实际结合的重要性，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能提高自己的实际动手能力和独立思考能力。从课程设计中我也发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而更有助于今后的学习生活。参考文献1陈伯时，阮毅.电力拖动自动控制系统.北京：机械工业出版社，2009.82黄俊.电力电子变流技术.北京：机械工业出版社,20113阮毅，陈维钧，运动控制系统.北京：清华大学出版社，20064李华德.交流调速控制系统.北京:电子工业出版社,2003.35

38、李发海.王岩电机与拖动基础.北京:清华大学出版社,19946苏彦民.电力拖动系统的微型计算机控制.西安：西安交通大学出版社,1988本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别专业、班级课程设计题目：双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统设计课程设计答辩或质疑记录：1. 双闭环在设计时分别采用哪种系统？为什么？ 答：电流环要求跟随性能好，并且超调量小，所以采用典型I型系统。 电压环作为外环，需要满足动态抗扰性能好，因此采用典型II型系统。 电流调节器和电压调节器均采用PI调节，可实现无静差调速过程。2.逻辑控制无环流可逆系统消除环流的出发点是什么？答：当可逆系统中一组晶闸管工作时（不论是整流工作还是逆变工作

39、），用逻辑关系控制使另一组处于完全封锁状态，就可彻底断开环流的同路，确保两组晶闸管不同时工作。3. 无环流逻辑控制器中为什么必须设置封锁延时和开放延时?延时过大或过小对系统的影响？答：因为零电流检测装置的灵敏度总是有限的，零电流检测装置变成“0”态的瞬间，不一定原来开放组的晶闸管已经断流。因此必须在切换过程中设置两段延时即封锁延时和开放延时，避免由于正反组整流装置同时导通而造成短路。延时过大会引起切换时间太长，延时太小会造成换流逆变失败。成绩评定依据：态度认真，组织纪律性好（20分）设计说明书文理通顺，工整（10分）设计方案合理，论证充分（20分）设计资料齐全，格式规范（10分）独立完成任务，无原理性错误（20分）答辩（20分）总 分：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日30