小功率有静差直流调速系统的分析

案例七: 小功率有静差直流调速系统的分析

图4-1 KZD-Ⅱ型小功率直流调速系统线路图

1．系统结构特点和技术数据

此为小容量晶闸管直流调速装置，适用于 4kW 以下直流电动机无级调速(调速范围 D≥10∶1，静差率 s≤10%)。装置的电源电压为 220V 单相交流，输出电压为直流 160V，输 出最大电流 30A；励磁电压为直流 180V，励磁电流为 1A。系统主要配置 Z3 系列(电枢电压 160V，励磁电压 180V)的小型直流他励电动机。装置的主回路采用单相桥式半控整流线路。 具有电压负反馈、电流正反馈和电流截止负反馈环节。

图4-2 KZD-Ⅱ型直流调速系统的组成框图

2．定性分析

对实际系统分析，一般是先定性分析，后定量分析。即先分析各环节和各元件的作用， 搞清系统的工作原理。然后再建立系统的数学模型，进一步作定量分析。

分析晶闸管调速系统线路的一般顺序是：主电路→触发电路→控制电路→辅助电路(包 括保护、指示、报警等)。现依次分析如下：

① 主电路中

主电路中桥臂上的两个二极管串联排在一侧，这样它们可以兼起续流二极管(Free－ Wheeling diode)的作用，但这样两个晶闸管阴极(Cathode)间将没有公共端，脉冲变压器 (Pulse Transformer)的两个二次绕组间将会有 220 2′ 的峰值电压(Peak Voltage)。因此 对两个二次绕组间的绝缘(Insulation)要求也要提高。

在要求较高、或容量稍大(2.2kW 以上)的场合，应接入平波电抗器 Ld，以限制电流脉 动(Pulsation)，改善换向条件，减少电枢损耗，并使电流连续。但接入电抗器后，会延迟 晶闸管掣住电流(Latching Current)的建立，而单结晶体管张弛振荡器脉冲的宽度是比较窄 的，为了保证触发后可靠导通，在电抗器 Ld 两端并联一个电阻(1kΩ)，以减少主电路电流 到达晶闸管所需要的掣住电流的时间。另一方面，在主电路突然断路时，这电阻为电抗器提 供放电回路，减少了电抗器产生的过电压。

为了加快制动和停车， 采用了能耗制动。 R9为能耗制动电阻(因电阻规格与散热等原因， 如今采用两只 25W、51Ω 的线绕电阻器并联使用)。

主电路中 RS 为电流表外配的分流器。

主电路的交、直流两侧，均设有阻容吸收电路(由 50Ω 电阻与 2μF 电容串联构成的电 路)，以吸收浪涌电压(Surge Voltage)。

主电路中的S 为手动开关， KM 为主电路接触器， 主电路短路保护的熔断器容量为50A(与 整流元件容量相同)。

电动机励磁由单独的整流电路供电，为了防止失磁而引起“飞车”事故，在励磁电路 中，串入欠电流继电器 KA，只有当励磁电流大于某数值时，KA 才动作。在主电路的接触器 KM 的控制回路中，串接 KA 常开触点。只有当 KA 动作，KA 常开触点闭合，主接触器 KM 才能 吸合，从而保证了励磁回路有足够大的电流。KA 以通用小型继电器(JTX-6.3V)代用，它的 动作电流，可通过分流电位器RP7 进行调整。

② 触发电路(Trigger)

触发电路采用由单结晶体管(UJT)(Unijunction Transistor)组成的张弛振荡 (Relaxation Oscillator)。 V3 为单结晶体管， V3 下方100Ω 电阻为输出电阻， V3 上方 560Ω 电阻为温度补偿电阻。 以放大管V2 控制电容 C1 的充电电流。 V5 为功放管， T 为脉冲变压器。 VD5 为隔离二极管，它使电容 C6 两端电压能保持在整流电压的峰值，在 V5突然导通时，C6 放电，可增加触发脉冲的功率和前沿的陡度。VD5 的另一个作用是阻挡 C6 上的电压对单结 晶体管同步电压(Synchrovoltage)的影响。

当晶体管 V2基极(Base)电位降低时，V2 基极电流增加，其集电极(Collector)电流(即 电容 C1 充电电流)也随着增加，于是电容电压上升加快。使 V3 更早导通，触发脉冲前移， 晶闸管整流器输出电压增加。

③ 放大电路(Amplifier)

由晶体管 V1和电阻 R4、R5构成的放大器为电压放大电路。在放大器的输入端(V1 的基 极)综合给定信号和反馈信号。两只串联的二极管 VD6 为正向输入限幅器，VD7 为反向输入 限幅器。

为使放大电路供电电压平稳，通常并联一电容 C4。但并联电容后，将使电压过零点消 失，而张弛振荡器与放大器共用一个电源，此电源电压兼起同步电压作用，若电压过零点消 失，将无法使触发脉冲与主电路电压同步。为此，采用二极管 VD4 来隔离电容 C4 对同步电 压的影响。

④ 控制电路(Control Circuit)

反馈量的选择： 可间接地用电压 d U 的降低和电流 d I 的上升来反映负载增加和转速降低 的程度。于是采用电压负反馈和电流正反馈环节来代替转速负反馈。

采取了电压负反馈环节，意味着此系统是一个恒(电)压控制系统。由于电枢电流 a I 取 决于负载转矩 L T ( a T e L I K T T ′ F = ? )，

因此引入电流正反馈实质上就是负载扰动的顺馈补 偿。由顺馈补偿和反馈控制便构成教材中如图 6-19所示的复合控制系统。

控制信号的综合： 由图4-1和图4-3可见， 控制信号为给定信号 s U 、 电压负反馈信号 fv U 和电流正反馈信号 fi U 的综合，即 fi fv s U U U U + - = D 。

图4-3 控制信号的综合与控制作用

⑤ 电流截止保护电路

电流截止保护电路主要由电位器 RP4、稳压管 2CW9、三极管 V4 组成。如图 4-4 所示。

图4-4 电流截止保护电路 ⑥ 抗干扰、消振荡环节

⑦ 其他辅助环节

3．系统框图

图4-5 有电压负反馈和电流正反馈环节的直流调速系统框图

系统的自动调节过程

当机械负载转矩 L T 增加、转速n 降低时，具有电压负反馈和电流正反馈环节的直流调 速系统的自动调节过程如图 4-6 所示。

图4-6 电压负反馈和电流正反馈环节对调速系统的补偿作用

4．系统性能分析

① 系统的稳定性分析

由图 4-5 可见，此系统也是个三阶系统，若增益过大或电流正反馈量过大，都会形成 振荡，所以在系统调试时，可先将 fi U 调至零，待系统正常运行后，再逐渐增大 fi U 。

② 系统的稳态性能分析

在第 6 章 6-4-1 节的分析中，从原则上讲，增大顺馈补偿量 fi U ，可以完全消除系统 误差；但事实上，若 fi U 过大，系统将会振荡。

③ 系统的动态性能分析 此为简易型小功率调速系统，对动态性能无要求。

直流电机调速控制系统设计

成绩 电气控制与PLC 课程设计说明书 直流电机调速控制系统设计 . Translate DC motor speed Control system design 学生姓名王杰 学号20130503213 学院班级信电工程学院13自动化 专业名称电气工程及其自动化 指导教师肖理庆 2016年6月14日

目录 1 直流电机调速控制系统模型 0 1.1 直流调速系统的主导调速方法 0 因此，降压调速是直流电机调速系统的主导调速方法。 0 1.2 直流电机调速控制的传递函数 0 1.2.1 电流与电压的传递函数 (1) 1.2.2 电动势与电流的传递函数 (1) 由已学可知，单轴系统的运用方程为: (1) 1.3 直流调速系统的控制方法选择 (2) 1.3.1 开环直流调速系统 (3) 1.3.2 单闭环直流调速系统 (3) 由前述分析可知，开环系统不能满足较高的调速指标要求，因此必须采取闭环控制系统。图1-4所示的是，转速反馈单闭环调速系统，其是一种结构相对复杂的反馈控制系统。转速控制是动态性能的控制，相比开环系统，速度闭环控制的控制精度及控制稳定性要好得多，但缺乏对于静态电流I的有效控制，故这类系统被称之为“有静差”调速系统。 (3) 1.3.3 双闭环直流调速系统 (4) 图1-4 双闭环控制直流调速控制系统 (4) 1.3.3.1 转速调节器（ASR） (4) 1.3.3.1 电流调节器（ACR） (4) 1.4 直流电机的可逆运行 (5) 1.2 ×××××× (7) 1.2.1 电流与电压的传递函数 (7) .. 7 3 PLC在直流调速系统中的应用 (8) 2 ××××× (9) 2.1 ×××××× (9) 2.1.1 ×××× (9) 3 ××××× (11) 3.1 ×××××× (11) 3.1.1 ×××× (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1 (13) 附录2 (13)

单闭环无静差直流调速系统

8.3.4 单闭环无静差直流调速系统 上面介绍的采用比例调节器的单闭环调速系统，其控制作用需要用偏差来维持，属于有静差调速系统，只能设法减少静差，无法从根本上消除静差。对于有静差调速系统，如果根据稳态性能指标要求计算出系统的开环放大倍数，动态性能可能较差，或根本达不到稳态，也就谈不上是否满足稳态要求。采用比例积分调节器代替比例放大器后，可以使系统稳定且有足够的稳定裕量。但是采用PI调节器之后的系统稳态性能是否满足当时并未提及。通过下面的讨论我们将看到，将比例调节器换成比例积分调节器之后，不仅改善了动态性能，而且还能从根本上消除静差，实现无静差调速。 积分调节器和积分控制规律 图所示为用线性集成电路运算放大器构成的积分调节器（简称I调节器）的原理图。根据运算放大器的工作原理，我们可以很容易地得到 （）式中，——积分调节器的积分时间常数。 式（）表明积分调节器的输出电压是输入电压对时间的积分。当积分调节器在输入和输出都为零时，突加一个阶跃输入，其输出将随时间线性增大（如图所示），即

（） 其上升的速度取决于积分时间常数。在积分调节器中，只要在调节器输入端有Uin作用，电流i不为零，电容C就不断积分，输出Uex也就不断线性变化，直到运算放大器饱和为止。 图积分调节器 图阶跃输入时积分调节器的输出特性 从以上分析可知，积分调节器具有下述特点“ （1）积累作用。只要输入端有信号，哪怕是微小信号，积分就会进行，直至输出达到饱和值（或限幅值）。只有当输入信号为零，这种积累才会停止。 （2）记忆作用。在积分过程中，如果突然使输入信号为零，其输出将始终保持在输入信号为零瞬间前的输出值。 （3）延缓作用。即使输入信号突变，例如为阶跃信号，其输

开环直流调速控制系统方案

一、绪论 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代，随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但基本控制原理有其共性。 长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法。以使系统模型等为计算机所接受，然后再编制成计算机程序，并在计算机上运行。因此产生了各种仿真算法和仿真软件。MATLAB提供动态系统仿真工具Simulink，则是众多仿真软件中最强大、最优秀、最容易使用的一种。它有效的解决了以上仿真技术中的问题。在Simulink中，对系统进行建模将变的非常简单，而且仿真过程是交互的，因此可以很随意的改变仿真参数，并且立即可以得到修改后的结果。另外，使用MATLAB中的各种分析工具，还可以对仿真结果进行分析和可视化。Simulink可以超越理想的线性模型去探索更为现实的非线性问题的模型， Simulink会使你的计算机成为一个实验室，用它可对各种现实中存在的、不存在的、甚至是相反的系统进行建模与仿真。 传统的研究方法主要有解析法，实验法与仿真实验，其中前两种方法在具有各自优点的同时也存在着不同的局限性。随着生产技术的发展，对电气传动在启制动、正反转以及调速精度、调速围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，从20世纪30年代起，就开始使用直流调速系统。它的发展过程是这样的：由最早的旋转变流机组控制发展为放大机、磁放大器控制；再进一步，用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现直流调速；再后来，用可控整流和大功率晶体管组成的PWM控制电路实现数字化的直流调速，使系统快速性、可控性、经济性不断提高。调速性能的不断提高，使直流调速系统的应用非常广泛。

转速闭环控制的直流电动机有静差调速系统仿真

目录 一 绪论 1 二 系统的结构与原理 1 2.1 系统结构及电流 1 2.2 系统静特性 2 三 电流截至负反馈环节的设计 2 3.1 电流截止负反馈环节结构设计 2 3.2 电流截止负反馈环节参数设计 3 四 利用matlab/simulink绘制系统的仿真 3 4.1 仿真原理图 3 五 总结 5 参考文献 5

一 绪论 对于单闭环转速调节系统而言存在以下问题： 1. 起动的冲击电流——直流电动机全电压起动时，如果没有限流措 施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。 2. 闭环调速系统突加给定起动的冲击电流——采用转速负反馈的闭环 调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的1+K 倍。这时，由于放大器和变换器的惯性都很小，电枢电压一下子就达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。 3. 堵转电流——有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例 如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下去，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。 为解决问题可以电枢串电阻起动；引入电流截止负反馈；加积分给定环节。本设计主要讨论如何采用电流截止负反馈来限制起动电流。 二 系统的结构与原理 2.1 系统结构及电流 考虑到，限流作用只需在起动和堵转时起作用，正常运行时应让电流自由地随着负载增减。如果采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。这种方法叫做电流截止负反馈，简称截流反馈。 电流截止负反馈环节的I/O特性如图1-2所示。它表明当输入信号俄日正值时，输出输入相等；当为负值时，输出为零。这是一个两段线性环节。

转速闭环控制的直流电动机有静差调速系

学号 某某大学 运动控制系统课程设计 设计说明书 转速闭环控制的直流电动机有静差调速系 统仿真 起止日期：2015 年1 月15日至2015 年1 月22 日 学生姓名 班级 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2015年1 月22 日

附表2 天津城建大学 课程设计任务书 2014 —2015学年第 1学期 控制与机械工程 学院 电气工程及其自动化 专业11电气1 班级 课程设计名称：运动控制系统课程设计 设计题目： 转速闭环控制的直流电动机有静差调速系统 完成期限：自 2015 年 1 月 16 日至 2015 年 1 月 22 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）： 一、 设计题目： 转速闭环控制的直流电动机有静差调速系统仿真（n =13V U *，Kp=50） 二、 已知条件及控制对象的基本参数： 已知直流电动机额定参数为nom =220V U ，nom I =136A ，nom n =1460r/min ，4极， a R =0.21Ω，22=GD 22.5m N 。励磁电压f =220V U ，励磁电流f =1.5I A 。采用三相桥式 整流电路，整流器内阻rec =1.3R Ω。平波电抗器p =200L mH 。n =13V U *，Kp=50 三、 设计要求 （1）分析系统结构、原理 （2）利用matlab/simulink 绘制系统的仿真模型并对模块参数进行设置。 （3）设计反馈系数 （4）对该调速系统进行仿真，并观察电动机在全压启动和启动后加额定负载时电动机的转速、转矩和电流的变化情况。 指导教师（签字）： 系（教研室）主任（签字）： 批准日期： 2015 年 1 月 22 日

直流调速系统知识点

142.斩波器调速系统 143.生产机械对调速装置的要求 144.调速范围 145.静差率 146有转速负反馈闭环直流调速系统的组成147.转速反馈 148.转速微分负反馈 149.转速反馈系数 150.电流反馈系数 151.直流电动机静态模型 152.无静差系统 153.有静差系统 154.静特性 155.静特性方程 156.静特性曲线 157.转速降落 158.最大转速 159.额定转速 160.理想空载转速 161.开环放大倍数 162.闭环放大倍数 163.数字调节器 164.可控直流电源静态放大倍数和静态模型164.直流电动机调速原理 166.G-M调速系统 167.有转速反馈直流调速系统静特性 168.有转速反馈直流调速系统静态结构图 169.开环调速系统与闭环调速系统的不同 170.转速负反馈闭环系统静态参试计算 171.晶闸管装置供电转速负反馈单闭环系统的调试

172.电流截止负反馈 173.电流截止负反馈环节 174.电流截止负反馈系统的静态结构图175.带电流截止负反馈闭环系统的静特性176.电流截止环节参数的计算 177.电压负反馈 178.电压负反馈环节 179.电压负反馈闭环系统的静态结构图180.电压负反馈系统的静特性 181.电压负反馈系统静参数计算 182.电流补偿控制 183.电流补偿控制的作用 184.电流补偿控制与转速反馈控制的不同185.前向通道 186.前向通道放大倍数 187.检测反馈元件 188.滤波元件 189.反馈通道 190.反馈通道放大倍数 191.开环前馈补偿 192.给定信号 193.给定元件 194.转速给定信号 195.电流给定信号 196.数字斜波给定 197.扰动信号 198.负载扰动 199.电源电压扰动 200.不可预见扰动 201.跟随性能

单闭环无静差直流调速系统的时域分析

邢台学院物理系 《自动控制理论》课程设计报告书 设计题目：单闭环无静差直流调速系统的时域分析 业：专自动化 ：级班学生姓名: :学号 ：指导教师

日24 月3 年2013． 邢台学院物理系课程设计任务书专业：自动化班级：

日月年 摘要 单闭环无静差直流调速系统是把转速作为系统的被调节量，通过对给定电压的控制来实现对电动机转速控制的调速系统。它能够检测误差，纠正误差，有效地解决调速范围与静差率的矛盾，抑制消除扰动造成的影响，并且采用了比例积分调节器，从而实现了无静差调速。由于其优良的调速性能，在工农业生产中获得了广泛的应用，为工业生产，交通运输，楼宇、办公、家庭自动化提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生产、生活发生了巨大的变化。 本次课程设计以单闭环无静差直流调速系统为例，研究控制系统的性能，并对单闭环无静差直流调速系统进行时域分析。 调节时超调量时域分析：单闭环无静差直流调速系统关键词 目录 1单闭环无静差直流调速系统简介 (1) 1.1 系统原理 (1) 1.2 系统的整体设计 (1) 1.3电流截止负反馈简介 (2) 1.4各环节简介及传递函数 (3) 1.4.1比例积分放大器 (3) 1.4.2晶闸管整流器 (4) 1.4.3额定励磁下的直流电动机 (5) 2单闭环无静差直流调速系统的时域分析 (7)

2.1 系统动态结构图 (7) 2.2 动态性能分析 (8) 2.3稳态性能分析 (10) 3基于MATLAB的时域分析 (10) 4总结体会 (14) (14) . 献文考参． 1单闭环无静差直流调速系统简介 系统原理1.1为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单 闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的 则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。在本设计中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反 馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较U，用作 控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后经放大后，得到移相控制电压c加到晶闸管的门 极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。电机的 转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例） 调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的 转速能稳定在一定的范围内变化。 系统的整体设计1.2

直流调速控制系统方案设计毕业论文

直流调速控制系统方案设计毕业论文 目录 第一章绪论 (1) 第二章系统方案设计 (5) 2.1 设计思路 (5) 2.2 基本原理 (5) 2.3 总体设计框图 (6) 第三章系统硬件设计 (7) 3.1 单片机控制模块 (7) 3.1.1 AT89S51的简介 (7) 3.1.2 AT89S51最小系统 (14) 3.2 电机驱动模块 (17) 3.2.1电机驱动模块的电路设计 (17) 3.2.2 L298芯片 (19) 3.3 液晶显示模块 (22) 3.3.1 1602LCD引脚分布和接口信号说明 (22) 3.4 独立式键盘控制模块 (25) 3.4.1 外部中断设置 (25) 3.4.2 外部中断扩展方法 (26) 3.5 本章小结 (28) 第4章系统软件设计 (29) 4.1总电路图 (29) 4.2 总电路功能介绍 (29) 4.3 直流电机控制程序 (29) 第五章系统仿真 (39) 第六章结束语 (43) 参考文献 (44) 附录 (46)

第一章绪论 当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用，无论是在工农业生产、交通运输、国防、航天航空、医疗卫生、商务与办公设备、还是在日常生活中的家用电器都大量使用着各式各样的电气传动系统，其中许多系统有调速的要求：如车辆、电梯、机床、造纸机械等等。为了满足运行、生产、工艺的要求往往需要对另一类设备如风机、水泵等进行控制：为了减少运行损耗，节约电能也需要对电机进行调速[1]。电机调速系统由控制部分、功率部分和电动机三大要素组成一个有机整体。各部分之间的不同组合，可构成多种多样的电机调速系统。 三十多年来，直流电机传动经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代[2]。 随着微控制器尤其是脉宽调制 PWM 专门控制芯片的飞速发展，其对电机控制方面的应用起了很重要的作用，为设计性能更高的直流控制系统提供了基础。本文对基于PIC单片机的直流电机 PWM 调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了单闭环直流 PWM调速系统的数学模型。用微机硬件和软件发展的最新成果，探讨一个将微机和电力拖动控制相结合的新的控制方法，研究工作在对控制对象全面回顾的基础上，重点对控制部分展开研究，它包括对实现控制所需要的硬件和软件的探讨。在硬件方面充分利用微机外设接口丰富，运算速度快的特点，采取软件和硬件

带转速负反馈的有静差直流调速系统仿真

黑龙江科技大学电气与控制工程学院 M a tｌa b考试论文 题目带转速负反馈的有静差直流调速系统仿真专业自动化 姓名 班级 学号 ２０13年12 月 03日

带转速负反馈的有静差直流调速系统仿真 摘要:为了提高直流调速系统的动态、静态性能，通常采用闭环控制系统（主要包括单闭环、双闭环）。而在对调速指标要求不高的场合,采用单闭环即可。闭环系统较之开环系统能自动侦测把输出信号的一部分拉回到输入端,与输入信号相比较，其差值作为实际的输入信号;能自动调节输入量，能提高系统稳定性。在对调速系统性能有较高要求的领域常利用直流电动机,但直流电动机开环系统稳定性不能够满足要求，可利用转速单闭环提高稳态精度,而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统静差，可采用积分调节器代替比例调节器。 MAＴＬＡB仿真在科学研究中的地位越来越高，本文就简单的带转速负反馈的有静差直流调速系统这个例子,通过对MＡTLＡB的仿真,改变Ｕn*、Kｐ得到不同的仿真结果。通过对仿真结果的对比,从而总结出如何在仿真过程中对MATLAB的仿真做到最优选择。 关键词：直流调速单闭环稳态精度比例调节MATLAB仿真

1引言 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪６0年代,随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速发展,交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场,并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点,但基本控制原理有其共性。 长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法。以使系统模型等为计算机所接受,然后再编制成计算机程序,并在计算机上运行。因此产生了各种仿真算法和仿真软件。 由于对模型建立和仿真实验研究较少,因此建模通常需要很长时间,同时仿真结果的分析也必须依赖有关专家，而对决策者缺乏直接的指导,这样就大大阻碍了仿真技术的推广应用。 ＭATLＡB提供动态系统仿真工具Sｉｍulink,则是众多仿真软件中最强大、最优秀、最容易使用的一种。它有效的解决了以上仿真技术中的问题。在Simu ｌｉnk中,对系统进行建模将变的非常简单，而且仿真过程是交互的，因此可以很随意的改变仿真参数，并且立即可以得到修改后的结果。另外，使用MＡTL ＡB中的各种分析工具,还可以对仿真结果进行分析和可视化。 Simｕlink可以超越理想的线性模型去探索更为现实的非线性问题的模型,如现实世界中的摩擦、空气阻力、齿轮啮合等自然现象；它可以仿真到宏观的星体，至微观的分子原子，它可以建模和仿真的对象的类型广泛，可以是机械的、电子的等现实存在的实体，也可以是理想的系统,可仿真动态系统的复杂性可大可小,可以是连续的、离散的或混合型的。Simｕliｎk会使你的计算机成为一个实验室，用它可对各种现实中存在的、不存在的、甚至是相反的系统进行建模与仿真。 传统的研究方法主要有解析法，实验法与仿真实验，其中前两种方法在具有各自优点的同时也存在着不同的局限性。随着生产技术的发展，对电气传动在启制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求,

有静差转速单闭环直流调速系统的建模与仿真

院系电子信息工程系班级 10电气（4）姓名齐国昀学号 107301427 实验名称有静差转速单闭环直流调速系统的建模与仿真实验日期 2012 - 12- 6 一、实验目的 1、掌握有静差转速单闭环直流调速系统的组成和工作原理； 2、掌握使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真； 3、检验仿真结果与理论分析的关系。 二、实验步骤： 1、主电路的建模和参数设置： 有静差转速单闭环直流调速系统的主电路大部分与开环调速系统相同，同样由三相对称交 流电压源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。参数设置基本与开环相同， 三相对称交流电压源（交流峰值电压取176.75、初相位0°，频率50HZ，其它为默认值，B、 C相与A相基本相同，除了初相位设置成互差120°外）、晶闸管整流桥（缓冲电阻Rs=50K、 缓冲电容Cs为无穷大inf、内电阻Ron=0.001、内电抗Lon=0）、平波电抗器（阻抗R=0、电感 L=5Ml/电容C为无穷大inf）、直流电动机（励磁电阻Rf=146.7、电感取0、电枢电阻Ra=1.5、 电枢电感La=0.016、电枢绕组和励磁绕组互感Laf=0.76H、电机转动惯量J=0.57kg.m^2、额定 负载转矩Tl=18N.m）； 2、控制电路的建模和参数设置： 有静差转速单闭环直流调速系统的控制电路由给定信号、速度调节器、速度反馈等环节组成。仿真模型中根据需要，另增加了限幅值和自定义的函数模块Fcn。 “给定信号”模块的建模和参数设置方法与开环调速系统相同，此处参数设置为10rad/s。有静差调速系统的速度调节器ASR采用比例调节器，放大倍数可以根据实际需要选择，通常通 过仿真优化而得。当给定信号90-6*u后作为同步触发器的移相控制信号Uct。将主电路和控制 电路的仿真模型按照单闭环转速负反馈调速系统电气原理图的连接关系进行模型连接。 3、系统的仿真参数设置： 第 1 页共 4 页指导教师签名

直流调速系统及电力电子技术试题

1.电压负反馈调速系统中，电流正反馈是补偿环节，一般实行（） A欠补偿B全补偿C过补偿D温度补偿 2.直流调速装置通电前硬件检查内容有：电源电路检查，信号线、控制线检查，设备接线检查，PLC接地检查。通电前一定要认真进行（），以防止通电后引起设备损坏。 A电源电路检查 B信号线、控制线检查 C设备接线检查 D PLC接地检查 3.直流调速装置安装的现场调试主要有硬件检查和程序（软件）调试两大内容，调试前准备工作有：收集有关资料，熟悉并阅读有关资料和说明书，主设备调试用仪表的准备。其中要（B），这是日后正确使用设备的基础。 A程序（软件）调试B熟悉并阅读有关资料和说明书 C设备接线检查D硬件检查 4.直流调速装置调试的原则一般是（A）。 A先检查，后调试B先调试，后检查 C先系统调试，后单机调试D边检查边调试 5.恒转矩负载变频调速的主要问题是调速范围能否满足要求，典型的恒转矩负载有（C）。 A起重机、车床B带式输送机、车床 C带式输送机、起重机D薄膜卷取机、车床 6.调节直流电动机电枢电压可获得（B）性能。 A恒功率调速B恒转矩调速C若磁通调速D强磁通调速 7.三相可控整流触发电路调试时，首先要检查三相同步电压波形，再检查（B），最后检查输出双脉冲的波形 A晶闸管两端的电压波形B三相锯齿波波形 C同步变压器的输出波形 D整流变压器的输出波形 8.同开环控制系统相比，闭环控制的优点之一是（A） A它具有抑制干扰的能力B系统稳定性提高 C减小了系统的复杂性D对元件特定变化更敏感 9.调节器输出限幅电路的作用是，保证运放的（A），并保护调速系统各部件正常工作。 A线性特性B非线性特征C输出电压适当衰减D 10.若理想微分环节的输入为单位阶跃，则其输出的单位阶跃响应是一个（A）。 A脉冲函数B一次函数C正弦函数D常数 11.（C）是直流调速系统的主要调速方案。 A 改变电枢回路电阻R B 增强励磁磁通 C调节电枢电压D减弱励磁磁通 12.锯齿波触发电路由（D）、脉冲形成与放大、强触发与输出、双窄脉冲产生等四个环节组成. A三角波产生与移相B尖脉冲产生与移相 C矩形波产生与移相D锯齿波产生与相位控制 13.锯齿波触发电路中调节恒流源对电容器的充电电流，可以调节（）。 A锯齿波的周期 B锯齿波的斜率 C锯齿波的幅值 D锯齿波的相位。 14、锯齿波触发电路中的锯齿波是由（D）对电容器充电以及快速放电产生的。 A、矩形波电源 B、正弦波电源 C、恒压源 D、恒流源 15.锯齿波触发电路中的锯齿波是由恒流源对（）充电以及快速放电产生的。

直流电机调速控制系统设计

电气控制与PLC 课程设计说明书 直流电机调速控制系统设计 . Translate DC motor speed Control system design 学生姓名王杰 学号20130503213 学院班级信电工程学院13自动化 专业名称电气工程及其自动化 指导教师肖理庆 2016年6月14日

目录 1 ×× (1) 1.1 ×××××× (1) 1.1.1 ××××..................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1.2 ×××× (1) …… 1.2 ×××××× (1) 1.2.1 ×××× (8) …… 2 ××××× (8) 2.1 ×××××× (10) 2.1.1 ×××× (10) …… 3 ××××× (12) 3.1 ×××××× (12) 3.1.1 ×××× (12) …… 参考文献 (13) 附录 (14) 附录1 (14) 附录2 (14)

1 直流电机调速控制系统模型 1.1 直流调速系统的主导调速方法 根据直流电动机的基础知识可知，直流电动机的电枢电压的平衡方程为： R I E U a += 式(1.1) 公式中：U 为电枢电压；E 为电枢电动势；R I a 为电枢电流与电阻乘积。 由于电枢反电势为电路感应电动势，故： n C E φe = 式(1.2) 式中：e C 为电动势常数；φ为磁通势；n 为转速。 由此得到转速特性方程如下： φe a C R I U /)(n -= 式(1.3) 由式（1.3）可以看出,调节直流电动机的转速有以下三种方法： 1.改变电枢回路的电阻R ——电枢回路串电阻调速。属于有级调速，且不易构成自动调速系统，当电机低速运行时，电枢外串电阻上的功耗大，系统效率低，故一般不予采用。 2.减弱励磁磁通φ——弱磁调速。可以构成无极调速，但只能在电动机额定转速以上做小范围的升速，不能作为主导调速方法。 3.调节电枢电压Ｕ——降压调速。可以构成无极调速，且调速范围大、控制性能好。而且，现代电力电子技术的发展，使得直流电源输出电压能够非常容易地实现连续可调。 因此，降压调速是直流电机调速系统的主导调速方法。 1.2 直流电机调速控制的传递函数 在直流电机调速系统中通常是以他励式直流电动机为控制对象,其等效控制 电路如图1-1所示。 图1-1他励直流电机等效控制电路

VM直流调速系统课设

目录 (2) ................................................ .2 内容................................................. .2 要求................................................. .2 .. (3) (3) (3) (4) (4) (4) (5)

一、课程设计要求 1.设计参数 直流他励电动机：功率Pe ＝145KW ，额定电压Ue=220V ，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=Ω,主电路总电阻R ＝Ω，Ks=，电磁时间常数TL=，机电时间常数Tm=，滤波时间常数Ton=Toi=， 过载倍数λ＝，电流给定最大值 8V U im =*，速度给定最大值 10V U n =* 2.设计内容 1）根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。 2） 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算。 3）驱动控制电路的选型设计。 4）动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构形式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。 5） 绘制V —M 双闭环直流不可逆调速系统电器原理图，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。 3.设计要求： 1）该调速系统能进行平滑地速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽地转速调速范围（10D ≥），系统在工作范围内能稳定工作。 2）系统静特性良好，无静差（静差率2S ≤）。

小功率有静差直流调速系统的分析

案例七: 小功率有静差直流调速系统的分析 图4-1 KZD-Ⅱ型小功率直流调速系统线路图 1．系统结构特点和技术数据 此为小容量晶闸管直流调速装置，适用于 4kW 以下直流电动机无级调速(调速范围 D≥10∶1，静差率 s≤10%)。装置的电源电压为 220V 单相交流，输出电压为直流 160V，输 出最大电流 30A；励磁电压为直流 180V，励磁电流为 1A。系统主要配置 Z3 系列(电枢电压 160V，励磁电压 180V)的小型直流他励电动机。装置的主回路采用单相桥式半控整流线路。 具有电压负反馈、电流正反馈和电流截止负反馈环节。 图4-2 KZD-Ⅱ型直流调速系统的组成框图 2．定性分析 对实际系统分析，一般是先定性分析，后定量分析。即先分析各环节和各元件的作用， 搞清系统的工作原理。然后再建立系统的数学模型，进一步作定量分析。

分析晶闸管调速系统线路的一般顺序是：主电路→触发电路→控制电路→辅助电路(包 括保护、指示、报警等)。现依次分析如下： ① 主电路中 主电路中桥臂上的两个二极管串联排在一侧，这样它们可以兼起续流二极管(Free－ Wheeling diode)的作用，但这样两个晶闸管阴极(Cathode)间将没有公共端，脉冲变压器 (Pulse Transformer)的两个二次绕组间将会有 220 2′ 的峰值电压(Peak Voltage)。因此 对两个二次绕组间的绝缘(Insulation)要求也要提高。 在要求较高、或容量稍大(2.2kW 以上)的场合，应接入平波电抗器 Ld，以限制电流脉 动(Pulsation)，改善换向条件，减少电枢损耗，并使电流连续。但接入电抗器后，会延迟 晶闸管掣住电流(Latching Current)的建立，而单结晶体管张弛振荡器脉冲的宽度是比较窄 的，为了保证触发后可靠导通，在电抗器 Ld 两端并联一个电阻(1kΩ)，以减少主电路电流 到达晶闸管所需要的掣住电流的时间。另一方面，在主电路突然断路时，这电阻为电抗器提 供放电回路，减少了电抗器产生的过电压。 为了加快制动和停车， 采用了能耗制动。 R9为能耗制动电阻(因电阻规格与散热等原因， 如今采用两只 25W、51Ω 的线绕电阻器并联使用)。 主电路中 RS 为电流表外配的分流器。 主电路的交、直流两侧，均设有阻容吸收电路(由 50Ω 电阻与 2μF 电容串联构成的电 路)，以吸收浪涌电压(Surge Voltage)。 主电路中的S 为手动开关， KM 为主电路接触器， 主电路短路保护的熔断器容量为50A(与 整流元件容量相同)。 电动机励磁由单独的整流电路供电，为了防止失磁而引起“飞车”事故，在励磁电路 中，串入欠电流继电器 KA，只有当励磁电流大于某数值时，KA 才动作。在主电路的接触器 KM 的控制回路中，串接 KA 常开触点。只有当 KA 动作，KA 常开触点闭合，主接触器 KM 才能 吸合，从而保证了励磁回路有足够大的电流。KA 以通用小型继电器(JTX-6.3V)代用，它的 动作电流，可通过分流电位器RP7 进行调整。 ② 触发电路(Trigger) 触发电路采用由单结晶体管(UJT)(Unijunction Transistor)组成的张弛振荡 (Relaxation Oscillator)。 V3 为单结晶体管， V3 下方100Ω 电阻为输出电阻， V3 上方 560Ω 电阻为温度补偿电阻。 以放大管V2 控制电容 C1 的充电电流。 V5 为功放管， T 为脉冲变压器。 VD5 为隔离二极管，它使电容 C6 两端电压能保持在整流电压的峰值，在 V5突然导通时，C6 放电，可增加触发脉冲的功率和前沿的陡度。VD5 的另一个作用是阻挡 C6 上的电压对单结 晶体管同步电压(Synchrovoltage)的影响。 当晶体管 V2基极(Base)电位降低时，V2 基极电流增加，其集电极(Collector)电流(即 电容 C1 充电电流)也随着增加，于是电容电压上升加快。使 V3 更早导通，触发脉冲前移， 晶闸管整流器输出电压增加。 ③ 放大电路(Amplifier) 由晶体管 V1和电阻 R4、R5构成的放大器为电压放大电路。在放大器的输入端(V1 的基 极)综合给定信号和反馈信号。两只串联的二极管 VD6 为正向输入限幅器，VD7 为反向输入 限幅器。 为使放大电路供电电压平稳，通常并联一电容 C4。但并联电容后，将使电压过零点消 失，而张弛振荡器与放大器共用一个电源，此电源电压兼起同步电压作用，若电压过零点消 失，将无法使触发脉冲与主电路电压同步。为此，采用二极管 VD4 来隔离电容 C4 对同步电 压的影响。 ④ 控制电路(Control Circuit) 反馈量的选择： 可间接地用电压 d U 的降低和电流 d I 的上升来反映负载增加和转速降低 的程度。于是采用电压负反馈和电流正反馈环节来代替转速负反馈。 采取了电压负反馈环节，意味着此系统是一个恒(电)压控制系统。由于电枢电流 a I 取 决于负载转矩 L T ( a T e L I K T T ′ F = ? )， 因此引入电流正反馈实质上就是负载扰动的顺馈补 偿。由顺馈补偿和反馈控制便构成教材中如图 6-19所示的复合控制系统。

89C51在直流调速控制系统中的应用

基于单片机（89C51）的双闭环直流调速系统 摘要：该文介绍89C51单片机在直流电机转速控制系统中的应用、实现方法、硬件结构等。本系统采用霍尔元器件测量电动机的转速，用89C51单片机对直流电机的转速进行控制，用DAC0832芯片实现输出模拟电压值来控制直流电动机的转速。 1．前言 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算广大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了坦洲电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 2.转速的测量原理 转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。其单位为r/min。转速的测量方法很多，由于转速是以单位时间内的转数来衡量的，因此采用霍尔元器件测量转速是较为常用的一种测量方法。 霍尔器件是具有半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为l、b、d。若在垂直于薄片平面（沿厚度d）方向施加外加磁场B，在沿l方向的两个端面加以外电场，则有一定的电流经过。由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为：fl=pVB 式中“fl—洛化磁力，q—载流子电荷，V—载流子运动速度，B—磁感应强度。 这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面间的电位差UH称为霍尔电压。 霍尔电压大小为：U H=R HχIχB/d（mV） 式中：R H—霍尔常数，d—元件厚度，B—磁感应强度，I—控制电流 设K H= R H /d,则U N=K HχIχB（mV） K H为霍尔器件的灵敏系数（mV/mA/T）,它表示该霍尔元件在磁感应强度和单位控制输 出霍尔电动势的大小。应注意，当电磁感应强度B反向时，霍尔电动势也反向。若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化，根据这一原理，可以将一块永久磁钢固定在电动机的转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，故输出脉冲信号，其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。

小功率有静差直流调速系统实例分析

小功率有静差直流调速系统实例分析 1．系统的技术数据和结构特点 ?1.适用于4KW以下直流电动机的无级调速(调速范围D≤10:1， 静差率S≤10%）；为小容量晶闸管直流调速装置。 ?2.电源电压：220V单相交流； ?输出电压：直流160V，输出最大电流：30A；励磁电压：直流 180V，励磁电流为1A。

?3.配置Z3系列小型直流他励电动机；主回路采用单相桥式半控 整流线路。 ?4.具有电压负反馈、电流正反馈和电流截止负馈环节。 组成框图

定性分析1 1.主电路： A.采用单相桥式半控整流线路（主电路为50A 整流元件）。交流输入直接由220V 交流电源供电，因电网电压波动±5%，能确保的最大直流电压为： 式中，0.9为全波整流系数；0.95为电压降压5%引入系数； B.直流电动机选用：（为使输出电压有较多的调节裕量）。采用额定电压为160V 的电机。 C.主电路桥臂上的两个二极管，排在一侧，兼有续流二极管的作用；由于晶闸管的阴极不连接,脉冲变压器两个二次绕组间会有 ×220V 的峰值电压，对脉冲变压器二次绕组间绝缘要求提高。 定性分析2 D.平波电抗器Ld 及并联的电阻Ｒ： Ld 是限制电流脉动，使电流连续，改善换向条件，减少电枢损耗。Ｒ可避免触发电路触发功率小使晶闸管不能可靠触发导通，同时减小电抗器产生的过电压。 Ｅ．Ｒ９：能耗制动电阻（两只２５Ｗ、５１Ω线绕电阻器并联）；ＲＳ：电流表分流器。ＲＣ阻容吸收电路：吸收浪涌电压。 Ｆ．ＳＡ：手动转换开关（起动用）；ＫＭ：主电路接触器；主回路保护用熔断器容量为５０Ａ。 Ｇ．欠电流继电器ＫＡ：防止失磁造成“飞车”事故。 定性分析3 ２．触发电路 V V U d 18895.09.0220=??=

无静差转速单闭环直流调速系统的建模与仿真 123

无静差转速单闭环直流调速系统的建模与仿真 实验报告 电气12-5班 张亚迪04121844 徐然04121843 翟瀚宇04121818 星玥04121787

一、实验目的 1、掌握单闭环直流调速系统的组成和工作原理； 2、掌握使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真； 3、检验仿真结果与理论分析的关系。 二、实验步骤： 1、主电路的建模和参数设置： 由三相对称交流电压源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。参数设置基本与开环相同，三相对称交流电压源（交流峰值电压取220V、初相位0°，频率50HZ，其它为默认值，B、C相与A相基本相同，除了初相位设置成互差120°外）、晶闸管整流桥的参数如图1，平波电抗器的参数如图2，直流电动机的参数如图3. 图1

图2

图3 2、控制电路的建模和参数设置： 无静差转速单闭环直流调速系统的控制电路由给定信号、PI调节器、速度反馈等环节组成。仿真模型中根据需要，另增加了限幅值。 “给定信号”参数设置为150。无静差调速系统的PI调节器的参数可以根据实际需要选择，通常通过仿真优化而得。将主电路和控制电路的仿真模型按照单闭环转速负反馈调速系统电气原理图的连接关系进行模型连接。 3、系统的仿真参数设置： 仿真中所选择的算法为ode23s，仿真开始时间为0，停止时间为3s . 三、仿真模型图 图：PI控制无静差转速负反馈单闭环调速系统的仿真模型

四、仿真结果分析 当建模和仿真参数设置完成后，即可开始进行仿真。对应的转速、电流、给定信号波形如下图所示： 00.51 1.5 -1000 100 200 300 400 500 根据调速系统的仿真结果可以知道，在给定信号为150rad/s ，放大倍数Kp=30，Ki=5，限幅器的上，下限幅值设置为130和0时，转速反馈值为150，实现了转速无静差。 另外从仿真模型看到，电流开始有一个突变，不过随着转速的增加，电流在逐渐减小，然后再经过PI 调节器进行调节，电流基本上稳定，最后能够实现转速无静差。

交直流调速控制系统A卷答案

明达职业技术学院考试试卷 2011—2012 学年第一学期 机电工程系08电气自动化专业《交直流调速控制系统》课程 期末试卷A卷答案 一、填空题（本大题15空，每空1分，共15分） 1．直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压U、改变励磁通器、改变电枢回路电阻R 2. 可控直流电源有三种形式：旋转变流机组、静止可控整流器、直流斩波器。 3.直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速n N =900r/min，高速机械特 = 1000r/min；低速机械特性的理想空载转速n0min=200r/min，在额定负性的理想空载转速n 载下低速机械特性的转速n min=100r/min，电动机在额定负载下运行的调速范围D= 9，静差率δ= 0.5 。 4. 在直流调速系统中，常用的校正方法有串联校正、并联校正两种。 5. 双闭环直流调速系统在突加给定启动时，动态过程有三个阶段分别是_电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段。 6. 直流调速系统的工程设计中,工程设计方法的基本指导思想是_预期特性典型化、典型 系统性能指标与其参数的关系表格化。

二、名词解释（共4小题；每小题5分，共20分） 7．V-M 系统 答：直流调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管变流器，这种系统称为晶闸管—电动机直流调速系统，简称V-M 系统。其功能是进行功率放大，能量转换和传递，取得和处理系统中有关变量的信息，并按预定的控制规律产生控制信号或作用。 8．ASR 和ACR 答：双闭环系统中由转速调节器（ASR ）和电流调节器（ACR ）两个调节器组成，采用串级调速的方式。即用ASR 的输出去“驱动”ACR,再由ACR “驱动”晶闸管触发装置。 9．调速范围D 答：电动机在额定负载下运行的最高转速与最低转速之比，用D 表示，即max min n D= n ，D 值越大，系统的调速范围越宽。 10．退饱和超调 答：双闭环系统在突加给定时，ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，ASR 在饱和时处于开环状态，起着饱和的非线性控制，只有当转速出现超调后，ASR 才退出饱和参与调节，这一现象称为退饱和超调状态。 三、简答题（共3小题，每题10分，共30分） 11.在转速、电流双闭环调速系统中转速调节器有那些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值又应如何整定？ 答：转速调节器的作用：①使转速n 跟随给定电压Un 变化稳态进行无静差②在负载变化或给定电压变化或产生扰动而出现转速偏差时，则靠ASR 的调节起抗扰作用③当转速出现较大偏差时，ASR 的输出限幅值决定了允许的最大电流，作用于ACR 以获得较快的动态响应。 ASR 的输出限幅为Um ，主要用来限制最大电流dm I 。 电流调节器的作用：①对电网电压的波动起到及时的抗扰作用，几乎不对转速产生影响②在起动时，由于ASR 饱和，电流调节器获得允许的最大电流，使过渡过程加快，实现了快速起动③在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压U 变化④在电动机过载甚至堵转时，一方面限制了过大的电流起到快速的保护作用，另一方面使转速迅速下降实现了很陡的下垂特快。 ACR 的输出限幅值为ctm U ，主要限制晶闸管触发装置的最大电压d0m U 。