交流调压调速控制系统设计方案 .docx

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1、精品名师归纳总结目 录摘要1Abstract2第1章交流调压调速系统概述 .31.1 交流调速系统 .31.2 沟通调速系统的应用领域 31.3 沟通调速系统的分类 41.4 调压调速系统 4第 2 章沟通电机转速双闭环调压调速系统设计 62.1 沟通电机转速双闭环变压调速电路 62.2 沟通电机转变电压时的机械特性 82.3 闭环掌握的变压调速系统及其静特性 102.4 闭环变压调速系统的近似动态结构图122.5 沟通电机转速双闭环调压调速系统启动 152.6 驱动电路的设计 162.7 软件程序流程图 17第 3 章课程设计总结 20参考文献 21致谢 22附录 1 部分程序清单 23可编

2、辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘 要转速、电流双闭环掌握沟通调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调剂掌握角 大小来调剂电压。基于设计题目，沟通电动机调速掌握器选用了转速、电流双闭环调速掌握电路。在设计中调速系统的主电路采纳了三相全控桥整流电路来供电。本文第一确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计，同时对其参数的运算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和爱护电路的参数运算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设 计。最终，即本文的重点设计沟通电动机调速掌握器电路，本文采纳转速、电流双闭环沟通调速系统为对象来设计直流电动机

3、调速掌握器。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调剂器，分别调剂转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环。转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的运算，包括给定电压、转速调剂器、电流调剂器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数运算然后最终采纳MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析，最终画出了调速掌握电路的电气原理图。关键词： 双闭环。 转速调剂器。电流调剂器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结AbstractSpe

4、ed and current double closed-loop D.C governor system is a D.C speed controlled system which has fairlygood performance and the most extensive apply. Based on the characteristic of thyristor, it adjusts voltage by regulating the trigger angle “o”f SCR. In paper,D.C motor speed controller is using of

5、 current and speed double closed-loop speed control circuit. The energy of power circuit is supplied of three-phase full-bridge controlled rectifier. Firstly, determines the entire design the plan and the diagram. Secondly, make sure the structure of power circuitand the design of elements , and cal

6、culate the elementparameter，including rectifier transformer,thyristor, reactor and protection circuit. Thirdly, actuates the electric circuit the design including to trigger the electric circuit and the pulse.Last, The paper mainly focuses on the design of speed controller circuit. In order torealiz

7、e the rotational speed and the electric current two kind of negative feedbacks, may establish two regulators in the system, adjusts the rotational speed and the electric current separately, namely introduces the rotational speed negative feedback and the electric current negative feedback separately

8、, between the two implements the nesting joint.Make sure the structure of the circuit and design the elements firstly, then,calculate the element parameter, including the settling voltage,speedregulator, current regulator,trigger circuit,detection circuit and Voltage-Stabilizing Circuit .Secondly ,t

9、he paper simulate the speed controlsystem withMATLAB/SIMULINK.At last draw the electric diagram of the speed control circuit.key words： two closed-loop。 current regulator 。 speed regulator可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第 1 章 沟通调压调速系统概述1.1 沟通调速系统直流电力拖动和沟通电力拖动在19 世纪先后产生。在 20 世纪上半叶的岁月里， 鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速

10、拖动都采纳直流电机，而约占电力拖动总容量 80%以上的不变速拖动系统就采纳沟通电机，这种分工在一段时期内已成为一种举世公认的格局。沟通调速系统的多种方案虽然早已问世，并已获得实际应用， 但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。直到 20 世纪 60-70 岁月，随着电力电子技术的进展，使得采纳电力电子变换器的沟通拖动系统得以实现，特殊是大规模集成电路和运算机掌握的显现，高性能沟通调 速系统便应运而生，始终被认为是天经的义的交直流拖动按调速性能分工的格局最终 被打破了。1.2 沟通调速系统的应用领域沟通调速系统的应用领域主要有三个方面：1）一般性能的节能调速。 2）高性能的沟通调速系统和伺服系统

11、。 3）特大容量、极高转速的沟通调速。1）一般性能的节能调速在过去大量的所谓“不变速沟通拖动”中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占工业电力拖动总容量的一半以上，其中有不少场合并不是不需要调速，只是由于过去的沟通拖动本身不能调速，不得不依靠挡板和阀门来调剂送风和供水的流量，因而把很多电能白白的铺张了。假如换成沟通调速系统，把消耗在挡板和阀门上的能量节约下来，每台风机、水泵平均都可以节约 20-30% 以上的电能，成效是很可观的。但风机、水泵的调速范畴和对动态快速性的要求都不高，只需要一般的调速性能。2）高性能的沟通调速系统和伺服系统电机结构简洁、成本低廉、工作牢靠、爱护可编辑资料 - - - 欢

12、迎下载精品名师归纳总结便利、惯量小、效率高，假如改成沟通拖动，明显能够带来不少的效益。但是，由于沟通电机原理上的缘由，其电磁转矩难以像直流电机那样通过电枢电流施行敏捷的实时掌握。20 世纪 70 岁月初创造了矢量掌握技术，或称磁场定向掌握技术，通过坐标变换， 把沟通电机的定子电流分解成转矩重量和励磁重量，用来分别掌握电机的转矩和磁通，就可以获得和直流电机相仿的高动态性能，从而使沟通电机的调速技术取得了突破性的进展。其后，又间续提出了直接转矩掌握、解耦掌握等方法，形成了一系列可以和直流调速系统媲美的高性能沟通调速系统和沟通伺服系统。 转差功率消耗型这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路

13、中。在三类沟通电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗 来换取转速的降低的 转差功率馈送型在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多。无论是馈出仍是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。3 转差功率不变型在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本很多在工艺上需要调速的生产机械过去多用直流拖动，鉴于沟通电机比直流可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结不变，因此效率更高。其中变极对数调速是有级的

14、，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的沟通调速系统，取代直流调速。但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。1.4 调压调速系统变压调速是沟通电机调速方法中比较简便的一种。由电力拖动原理可知，当沟通电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方成正比，因此，转变定子外加电压就可以转变机械特性的函数关系，从而转变电机在肯定负载转矩下的转速。过去转变沟通电压的方法多用自耦变压器或带直流磁化绕组的饱和电抗器，自从电力电子技术兴起以后，这类比较笨重的电磁装置就被晶闸管沟通调压器取代了。目前，沟通调压器一般用三对晶闸管反并联或三

15、个双向晶闸管分别串接在三相电路中，主电路接法有多种方案，用相位掌握转变输出电压。图 1.1 Y形连接可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第 2 章 沟通电机转速双闭环调压调速系统设计2.1 沟通电机转速双闭环变压调速电路沟通电机转速双闭环变压调速是一种典型的转差功率消耗型调速系统。图2.1为沟通电机转速双闭环变压调速的电路原理图。图 2.1沟通电机转速双闭环变压调速电路原理图沟通电机转速双闭环变压调速系统硬件主电路图如下。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.2沟通电机转速双闭环变压调速硬件主电路调压电路以晶闸管为开关信号，采纳晶闸管沟通调压器TVC）, 图 2.

16、3 为 TVC硬件电路，图 2.4 为 TVC的变压掌握方式。图 2.3晶闸管沟通调压器硬件电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结a）相位掌握 忽视空间和时间谐波。 2 忽视磁饱和。3 忽视铁损。沟通电机的稳态等效电路示于图2.5 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中，图 2.5沟通电机稳态等效电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结、定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻。、定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感。定子每相绕组产愤怒隙主磁通的等效电感，即励磁电感。、定子相电压和供电角频率。s 转差

17、率。由图 2.5 可以推导出2-1）式中，就 C1 1, 这相当于将上述假定条件的第条改为忽视铁损和励磁电流。这样，电流公式可简化成2-3令电磁功率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结同步机械角转速式中极对数，就沟通电机的电磁转矩为2-4）式2-4 ）就是沟通电机的机械特性方程式。它说明，当转速或转差率肯定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。这样，不同电压下的机械特性便如图2.6 所示，图中，表示额定定子电压。图 2.6沟通电机不同电压下的机械特性将式2-4）对 s 求导，并令 dTe/ds=0，可求出对应于最大转矩时的静差率和最大转矩2-5）是式 Te = TL2-8依据负载需要

18、的 n和 TL 可由式晶闸管沟通调压器的触发装置的输入- 输出关系原就上是非线性的，在肯定范畴内可假定为线性函数，在动态中可以近似成一阶惯性环节，正如直流调速系统中的晶闸 管触发和整流装置那样。传递函数可写成2-10其近似条件是2-11考虑到反馈滤波作用，测速反馈环节FBS的传递函数可写成2-12沟通电机的动态过程是由一组非线性微分方程描述的，要用一个传递函数来精确的表示它的输入输出关系是不行能的。在这里，可以先在肯定的假定条件下，用稳态工作点邻近的微偏线性化方法求出一种近似的传递函数。由式2-4）已知电磁转矩为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2-4）当 s 很小时，可以近似认

19、为且后者相当于忽视沟通电机的漏感电磁惯性。在此条件下，A 点邻近有微小偏差时， Te= TeA+ Te，Us = UsA + Us，而 s = sA +s，代入式将上式绽开，并忽视两个和两个以上微偏量的乘积，就2-16从式2-16 ）减去2-14），得2-17）已知转差率，其中 1 是同步角转速， 是转子角转速，就2-18）将式2-18 ）带入2-17），得到2-19）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式依据上述相同的方法处理 , 可以得到稳态工作点 A邻近的偏微量运动方程式为2-21将式2-21）和图 2.10忽视电磁惯性时沟通电机微偏线性化的近似动态结构图于是, 沟通电机的近

20、似线性化传递函数为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2-23式中， 沟通电机的传递系数，Tm 沟通电机拖动系统的机电时间常数，由于忽视了电磁惯性，只剩下同轴旋转体的机电惯性，沟通电机便近似成一个线性的一阶惯性环节，即2-24把得到的四个传递函数式写入图2.11中各方框内，即得沟通电机变压调速系统微偏线性化的近似动态结构图。2.5 沟通电机转速双闭环调压调速系统启动现代带电流闭环的电子掌握软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速上升 后电流自动衰减下来 之间调整，以获得正确的起动成效，但无论如何调整都不宜于满载起动。负载略重或静摩擦转矩较大时，可在起动时突加短时的脉冲电流，以缩

21、短起动时间。软起动的功能同样也可以用于制动，用以实现软停车。图2.11为沟通电机的启动过程与电流冲击比较。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.12 沟通电机的启动过程与电流冲击2.6 驱动电路的设计因从 CPU输出的脉冲信号特殊小，固应先经过PWM8713脉冲安排器对脉冲进行安排并经过放大然后再经过光耦驱动来驱动沟通步进电机。详细的连接图如2.17 所示：图 2.13驱动电路PWM8713是日本三洋电机公司生产的步进电机脉冲安排器。该器件采纳DIP16 封装，适用于二相或四相步进电机。 PWM871在3 掌握二相或四相步进电机时都可挑选三种励磁方式，每相最小的拉电流和灌电流

22、为20mA，它不但可满意后级功率放大器的要 求，而且在全部输人端上均内嵌有施密特触发电路，抗干扰才能很强。在PWM8713的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结内部电路中，时钟选通部分用于设定步进电机的正反转脉冲输入法。PWM871有3冲输人法 : 双脉冲输人法和单脉冲输人法。两种脉可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.7 软件程序流程图1 驱动程序流程图开头设计脉冲个数爱护现场输出高电平延时输出低电平延时NO脉冲数计数到否YES复原现场返回图 2.14驱动程序流程图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 正反转流程图开头设计掌握步数设计定时器的工作方式设

23、计定时器的初始NO是否正转YES取正转起始的址取反转的址开中断答应此时中断启动定时中断等待图 2.15正反转流程图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 转速快慢掌握流程图开头爱护现场输出掌握模块指向下一个模块取掌握模块掌握模块标志是否终止NOYES复原起始掌握台模块NO步数够否YES禁止定时中断关中断复原现场返回图 2.16 转速快慢掌握流程图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第 3 章 课程设计总结回忆起此次沟通调速掌握系统课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，学到了很多的的东西，不仅巩固了以前所学过的学问，而且学到了很多在书本上所没有学到过 的学问。通过这次课程

24、设计, 我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论学问是远远不够的，只有把所学的理论学问与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真 正为社会服务，从而提高自己的实际动手才能和独立摸索的才能。课程设计期间，借用图书馆的书籍以及通过网络上的搜寻，查阅了很多关于本设计的书籍和资料，学会了如何使用现有的图书馆资料，让我真正的把在高校里学的数字资源检索教程课程运用到实践的生活中，让我也体会到理论的重要。在指导老师的指导下，并与有共同设计内容的同学沟通，分析、整理和争论课题，先确立了设计基本思路，遇到问题准时与指导老师沟通，在老师的指点和自己的努力，最终完成了整个设计。设计中，通过查阅书籍，在明白的情形

25、下运用公式按要求设计出所要的型号。照搬理论会发觉做出来的设计结果有点出入，由于理论是不考虑任何的外在原 因，是在抱负化的情形。而现实它就除了内在不行转变的缘由，仍有不行防止的外在缘由，外在缘由可以转变但是智能改善。所以本设计在有限的条件下和本人有限的学识，做出的设计仍是存在着一些不足。本设计采纳 PI 调剂器，输出的转速存在这超调量比较大，而且快速性也相对受到影响。就今后可以采纳 PID 调剂器可以全面的提高系统的掌握性能，但是详细实现与调试要复杂，做的工做比现在就更多。设计争论是一个漫长的过程，要想让它真正的使用到现实中，仍需要不断的改善。通过本次课程设计我们学习到了很多书本上没有的学问，通

26、过自己查资料和相互争论，对系统进行整体设计后基本达到了要求，实现步进电机速度闭环掌握并通过对系统掌握算法的比较，综合考虑，选用了闭环的PID 掌握，使我们对 PID 的掌握有了更深刻的熟悉，使自己将理论与实际相结合起来同时对51 系列的单片机的设计及编程有了更深的明白，学会了很多。这次课程设计最终顺当完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最终在老师的辛勤指导下，最终迎刃而解。同时，在老师的身上我学得到很多有用的学问，在此我表示感谢！同时，对给过我帮忙的同学和老师再次表示感 谢！可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结参考文献1 陈伯时电力拖动自动掌握系统 . 北京：机械工业出版社， 20

27、002 李华德沟通调速掌握系统 . 北京：电子工业出版社， 20043 黄立培电动机掌握 . 北京：清华高校出版社， 20034 高景德李发海. 沟通电机及其系统的分析 . 北京：清华高校出版社， 19935 刘竞成沟通调速系统 . 上海：上海交通高校出版社， 19966 刘纯厚近代沟通调速 . 北京：冶金工业出版社， 19957 梅丽凤单片机原理及接口技术 . 北京：清华高校出版社， 20218 陈坚电力电子学电力电子变换和掌握技术 . 北京：高等训练出版社， 2002可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结致谢百事孝为先，因此我要第一感谢那始终在背后悄悄支持我的辛苦劳作的父母双亲，

28、 是您们给了我生活和学习的机会，是您们无私的关爱使我拥有勇往直前的士气和动 力，是您们的支持让我在失败和挫折面前重新鼓起了雄心真心感谢您们，我亲爱的父母！其次，我要由衷的感谢我的母校湖南文理学校给我制造如此好的学习和生活的环境，能让我有机会进行这次单片机课程设计。在此次实践过程中我不仅把握和巩固更多的专业学问，也让我懂得了更多做人的道理，让我更深的懂得了什么是学习，什么叫学习。再者，真心的感谢我的指导老师敖章洪老师，是您给了我们细心详尽的指导，是您教会了我们对待生活的态度，是您教诲我们做事先做人您那严格下的平易近人，庄重里的淳朴无华，严谨中的大胆求新深深的影响了我，让我懂得什么叫做人，做一个什

29、么样的人。然后，我仍要诚心感谢我的同学和同伴，在此课程设计中，他们给了很多帮忙。在很多的时候，但遇到问题时，要找的往往是离你最近的同学或同伴，他们也是给你帮忙最多的人。最终，再一次诚心的感谢我的父母，母校，敖章洪老师以及帮忙过我的同学、同伴们。感谢您们，是您们让我更好的把握了专业学问，明白了学习、为人处世之道。再一次真心的感谢您们。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结附录 1 部分程序清单驱动电路子程序PUSH: MOV R3 , # NUM PUSHAPUSHPSW LOOP: SETB P1.0 ACALL DELAY1 CLRP1.0 ACALL DELAY2 DJNZR3,

30、LOOP POPPSWPOPA RET延时子程序MOVR2,#18H LCALL7FEBH RETORG7FEBH。通用延时子程序L7FEB: PUSH02H。R2存放时间常数 , 进栈爱护L7FED:PUSH02H。R2进栈爱护L7FEF:PUSH02H。进栈L7FF1: DJNZR2,$。 R2不为零等待POP02H。出栈DJNZR2,L7FEF。R2 不为零转POP02H。出栈可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结DJNZR2,L7FED。 R2不为零转POP02H。出栈DJNZR2,L7FEB。R2不为零转RET。子程序返回利用软件形成脉冲序列的程序PULSE_S: MOVR

31、7,#NUM。设定脉冲个数PUSHA。爱护现场PUSHPSWLOOP: SETBP1.0。输出高电平ACALLDELAY1。延时CLRP1.0。输出低电平ACALLDELAY2。延时DJNZR7,LOOP。R7 0，连续输出脉冲POPPSW。复原现场POPARET沟通步进电机掌握程序ORG0200HSTOP:ORLP1,#0FFH。沟通步进电机停止LOOP:JNBP3.2,FOR2。假如 P3.2 按下正转JNBP3.3,REV2。假如 P3.3 按下反转JNBP3.4,STOP1。假如 P3.4 按下停止JMPLOOP。反复监测键盘FOR:MOVR0,#00H。正转到 TAB取码指针初值FO

32、R1:MOV A,R0。取码MOV DPTR,#TAB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结MOVC A,A+DPTRJZFOR。是否到了终止码 00HCPL A。把 ACC反向MOV P1,A。输出到 P1 开头正转JNB P3.4,STOP1。假如 P3.4 按下停止JNB P3.3,REV2。假如 P3.3 按下反转CAll DELAY。转动的速度INC R0。取下一个码JMP FOR1。连续正转REV:MOV R0,#05H。反转到 TAB取码指针初值REV1:MOV A,R0MOV DPTR,#TAB。取码MOVC A,A+TABJZREV。是否到了终止码 00HCPL A

33、。把 ACC反向MOV P1,A。输出到 P1 开头反转JNB P3.4,STOP1。假如 P3.4 按下停止JNB P3.3,REV2。假如 P3.3 按下反转CAll DELAY。转动的速度INC R0。取下一个码JMP REV1。连续反转STOP1:CAll DELAY。按 P3.4 的排除抖动JNB P3.4,$。 P3.4 放开否CAll DELAY。放开排除抖动JMPSTOPFOR2:CAll DELAY。按 P3.2 的排除抖动JNB P3.2,$。 P3.2 放开否CAll DELAY。放开排除抖动可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结JMPFORREV2:CAll DELAY。按 P3.3 的排除抖动JNB P3.3,$。 P3.3 放开否CAll DELAY。放开排除抖动JMP REVDELAY:MOV R1,#40。步进电机的转速 20ms D1:MOV R2,#248DJNZ R2,$ DJNZ R1,D1 RETTAB:DB 03H,09H,0CH,06H。正转表DB 00H。正转终止DB 03H,06H,0CH,09H。反转DB 00H。反转终止可编辑资料 - - - 欢迎下载