交直流调速课程设计
交直流调速控制系统教学大纲
交直流调速控制系统教学大纲《交直流调速控制系统》课程教学大纲课程代码：060431009课程英文名称：Ac/Dc speed control system课程总学时：40 讲课：40 实验：00 上机：00适用专业：电气工程及其自动化、自动化大纲编写时间：2017.11课程性质：专业基础必修课学分：5一、大纲使用说明(一)课程的地位及教学目标《交直流调速控制系统》是电气工程及其自动化专业学生必修的一门专业基础课。
是从专业基础课走向专业课学习和工程应用研究的纽带，具有承上启下的作用。
本课程根据工业生产中电力拖动的特点，结合生产工艺要求，以自动控制理论和电力电子技术为基础，以交直流电动机为对象，系统地介绍典型电力拖动自动控制系统的分析、设计和参数整定方法，以及在工业应用中必须注意的有关问题。
通过《交直流调速控制系统》的教学，应使学生全面系统地掌握运动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，树立理论联系实际的观点，培养学生分析和解决有关电机调速控制问题的能力，为以后从事电气传动控制系统领域的调速、新能源风力发电工作奠定必要的基础。
(二) 知识、能力及技能方面的基本要求1．基本知识：掌握《交直流调速控制系统》的基础理论。
2．基本理论和方法：掌握各种常见典型电力拖动自动控制系统的组成、原理、特性、分析、设计。
3．基本技能：掌握各种常见典型电力拖动自动控制系统的应用。
同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。
(三) 实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用新技术及查找资料的能力。
讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2．教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
交直流调速-谭唯
《交直流调速系统》课程设计说明书双闭环晶闸管直流调速系统设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：谭唯指导教师：李建军专业：自动化班级：自动化1304班完成时间：2016年4月30日《交直流调速系统》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：自动化摘要本文实现了转速电流双闭环直流调速系统的设计，实验结果可以准确直观的观察转速-电流双闭环调速系统的启动过程，可方便的设计各种不同的调节器参数及控制策略并分析其多系统性能的影响，取得了很好的效果。
但怎样处理好转速控制和电流控制之间的关系呢？经过反复研究和实践，终于发现，电流调节器可以起到限制电流作用，转速调节器可以稳定转速作用，如果在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，两者之间实行串联连接，即以转速调节器ASR 的输出作为电流调节器ACR的输入，再用电流调节器的输出作为晶闸管触发装置的控制电压，那么这两种调节作用就能互相配合，相辅相成了。
本文利用MATLAB软件中的simulink组件对直流双闭环调速系统进行仿真，结果表明，应用MATLAB进行系统仿真具有方便，高效及可靠性高等优点。
关键词：双闭环直流调速系统，ACR，ASR，晶闸管，直流电动机，MATLABABSTRACTThis thesis accomplishes the design of revved circle system about the direct current. According to the outcome of this experiment, we get a direct and accurate observation of the process of revving and the operation of the current system, therefore we can easily obtain the convenience to design out a variety of regulating parameters, monitoring strategies, and we indeed acquire efficient results after careful analyses about the multi-systematic function of the regulator. However, how should we tackle and relation between the control of revving and current controlling? That remains a problem.After repeated investigation and practice , it’s discovered that current regulator is able to refrain current running, rev up and stabilizethe speeding. If we inset two regulators in the system, in which one is set for the speed and the other for the current, and then link them in series to establish the output of ASR revving regulator as the input of ACR current regulator. Next, if making the output of current regulator as a trigger device of the thyristor, we could coordinate, mutualize and supplement each other function.This thesis makes use of the simulink component to emulate the running mode of direct current system, which is embodied in the MATLAB software. As is shown in the result, it is fairy convenient, highly efficient and reliable to apply MATLAB system to emulate the real situation.Key words：revved circle system about the direct current；ACR；ASR；thyristor；direct current electromotor；MATLAB目录1 绪论 (3)2 转速电流双闭环直流调速系统的组成及原理 (4)2.1 系统的组成 (4)2.1.1 系统组成框图 (4)2.2 系统的原理 (5)2.3 系统稳态结构框图 (5)2.4 系统动态结构框图 (6)3 电动机供电方案的选择 (6)3.1 整流器主电路结构形式的选择方案 (7)4 相关装置选择与参数计算 (7)4.1 三相全控桥式整流电路相关参数 (7)4.2 整流变压器二次相电压的计算 (8)4.2.1 整流变压器的选择 (8)4.2.2 整流变压器的参数计算应考虑因素 (8)的计算 (8)4.2.3 二次相电压U24.3 整流变压器二次相电流的计算 (8)4.3.1 二次相电流I2的计算 (8)4.4 变压器的容量计算 (9)4.5 整流器的计算 (9)4.5.1 晶闸管选择 (9)4.6 平波和均衡电抗器 (9)4.6.1 平博和均衡电抗器在主回路中的作用和布置 (9)4.6.2 平波和均衡电抗器选择 (10)4.7 晶闸管保护 (11)4.7.1 提出问题 (11)4.7.2 解决措施 (11)4.8 触发装置的选择 (12)5 调节器的设计 (12)5.1 设计调节器的原则 (12)5.2 电流调节器ACR的设计 (14)5.2.1 确定时间常数 (14)5.2.2 选择电流调节器的结构 (14)5.2.3 计算选择电流调节器的参数 (14)5.2.4 校验近似条件 (15)5.2.5 计算电流调节器的电阻与电容参数 (15)5.3 转速调节器ASR的设计 (16)5.3.1 电流环的等效闭环传递函数 (16)5.3.2 确定时间常数 (16)5.3.3 选择转速调节器结构 (17)5.3.4 计算转速调节器的参数 (17)5.3.5 校验近似条件 (17)5.3.6 计算转速调节器的电路参数 (18)6 电气原理总图及MATLAB仿真图 (18)7 工程上应注意的问题 (21)7.1 转速的退出饱和超调量和稳态转速有关 (21)7.2 反电动势对转速和转速退出饱和超调量的影响 (21)7.3 磁通对转速的影响 (21)心得体会 (22)参考文献 (23)致谢............................................... 错误！未定义书签。
交直流调速系统课程设计任务书
交直流调速系统课程设计指导书一、课程设计大纲适用专业：电气自动化、电气工程及其自动化总学时：2周1.课程设计的目的课程设计室本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过度到实践的桥梁作用。
因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以期达到下述教学目的：（1）通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程设计方面的基本知识、基础理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。
（2）通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的。
（3）通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。
2.课程设计的要求（1）根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。
（2）要求掌握交直流调速系统的设计内容、方法和步骤。
（3）要求会查阅有关参考资料和手册等。
（4）要求学会选择有关元件和参数。
（5）要求学会绘制有关电气系统图和编制元件明细表。
（6）要求学会编写设计说明书。
3.课程设计的程序和内容（1）学生分组、布置题目。
首先将学生按学习成绩、工作能力和平时表现分成若干小组，每小组按优、中、差合理搭配，然后下达课程设计任务书，原则上每小组一个题目。
（2）熟悉题目、收集资料。
设计开始，每个学生应按教师下达的具体题目，充分了解技术要求，明确设计任务，收集相关资料，包括参考书、手册和图表等，为设计工作做好准备。
（3）总体设计。
正确选定系统方案，认真画出系统总体结构框图。
（4）主电路设计。
按选定的系统方案，确定系统主电路形式，画出主电路及相关保护、操作电路原理图，并完成主电路的元件计算和选择任务。
交直流调速课程标准
《交直流调速》课程标准课程代码021*******课程类别专业课程课程类型理实一体课程课程性质必修课程课程学分3学分课程学时48学时修读学期第3学期适用专业城市轨道交通控制合作开发企业长春市轨道交通集团执笔人赵丽、石成审核人米秀杰1．课程定位与设计思路1．1课程定位本课程是城市轨道交通控制专业一门专业核心课程。
本课程的作用是使学生根据工业生产中电机与电气控制的特点，以自动控制理论为基础，以交直流电动机为对象，系统地学习典型交直流调速控制系统的组成、原理、特性，以及在工业应用中必须注意的有关问题。
培养学生逻辑思维能力、综合分析能力、交直流调速系统调试能力、再学习能力。
本课程与前修课程《电工基础》、《自动控制原理》、《电机与电气控制》与《电力电子技术》课程相衔接，与后续课程《电机调速综合实训》、《电气控制柜装配》等相衔接，共同培养交直流调速系统综合应用分析能力。
1．2设计思路通过教师到企业对课程对应的工作岗位、工作任务、必备的能力与素质需求进行调查，并聘请企业专家与课程团队教师共同研讨，确定了本课程的培养目标。
为服务后续专业课程的学习与培养学生岗位能力，遵循由简到难的原则，设计教学内容。
采用现代化教学手段，注意培养学生面向工程的思维习惯，采用多元化的考核方法，使学生掌握交直流调速理论的精髓。
本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通控制系统的检修员、维护员等，主要从事城轨交通控制系统设备检修、维护、实验调试等工作。
根据课程培养目标，将教学内容分为直流调速控制系统与交流调速控制系统两大部分，共六个模块。
通过本课程的学习，使学生掌握交直流调速控制系统的组成与原理，并具有一定的操作检修能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。
2．课程目标2．1能力目标（1）能够根据常见交、直流调速系统系统的原理图分析出其组成结构及工作原理。
（2）能够测量常见交、直流调速系统系统正常工作时的参数及波形。
（3）能够掌握常见交、直流调速系统系统的运行步骤，完成系统的正常运行，使学生具有安全、文明、规范的生产意识。
交直流调速系统课程设计(DOC)
交直流调速系统课程设计说明书转速、电流双闭环控制直流调速系统设计院部：电气与信息工程学院学生姓名：**指导教师：李建军老师专业：自动化班级：自本1001完成时间：2013年12月摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统的性能很好，具有调速范围广、精度高、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标准。
关键词：直流双闭环调速系统电流调节器转速调节器ABSTRACTSpeed and current double closed-loop control dc speed control system performance is very good, has a wide speed range, high accuracy, good dynamic performance and the advantages of easy to control, so has been widely used in the electric drive system. Dc double closed loop speed regulation system set up two regulator, speed regulator (ASR) and current regulator (ACR), adjusting the rotational speed and current respectively. In this paper, the design of dc double closed loop speed regulation system is analyzed, the principle of dc double closed loop speed regulation system with some instructions, introduces the design of main circuit, detection circuit, the design of the current regulator and speed regulator is introduced and some parameters selection and calculation, to make it satisfy the standard of engineering design parameters.Keywords: current regulator dc double closed loop speed regulation system of speed regulator绪论采用转速负反馈和PI调节的单闭环调速系统可以实现转速的无静差，如果附带电流截止负反馈作限流保护可以限制电流的冲击，但并不能控制电流的动态波形。
交直流调速系统课程设计
目录交直流调速课程设计任务书 (2)前言 (4)关键词 (4)交直流调速课程设计说明书 (5)一、总体方案的确定 (5)1.1 现行方案的讨论与比较 (5)1.2 选择PWM控制系统的优越性 (6)1.3采用转速电流双闭环的理由 (6)1.4起动过程电流和转速波形 (9)1.5 H桥双极式逆变器的工作原理 (9)1.6 PWM调速系统静特性 (11)二、双闭环直流调速系统的硬件结构 (12)2.1主电路 (13)2.2 电流调节器 (14)2.3转速调节器 (14)2.4控制电路设计 (15)2.5、控制环节电源设计 (16)2.6、限幅电路 (16)2.7转速检测电路 (17)2.8、电流检测电路 (17)2.9、泵升电压限制 (18)三、电机参数及设计要求 (19)3.1电路基本信息如下： (19)3.2计算反馈关键参数 (19)四、课程设计心得体会 (23)五、系统主要硬件结构图 (24)参考文献： (25)交直流调速课程设计任务书一、题目：双闭环可逆直流PWM调速系统设计二、设计目的1、对先修课程（电力电子学、自动控制原理等）的进一步理解与运用2、运用《电力拖动控制系统》的理论知识设计出可行的直流调速系统，通过建模、仿真验证理论分析的正确性。
也可以制作硬件电路。
3、同时能够加强同学们对一些常用单元电路的设计、常用集成芯片的使用以及对电阻、电容等元件的选择等的工程训练。
达到综合提高学生工程设计与动手能力的目的。
三、系统方案的确定自动控制系统的设计一般要经历从“机械负载的调速性能（动、静）→电机参数→主电路→控制方案”（系统方案的确定）→“系统设计→仿真研究→参数整定→直至理论实现要求→硬件设计→制板、焊接、调试”等过程，其中系统方案的确定至关重要。
为了发挥同学们的主观能动作用，且避免方案及结果雷同，在选定系统方案时，规定外的其他参数由同学自已选定。
1、主电路采用二极管不可控整流，逆变器采用带续流二极管的功率开关管IGBT构成H型双极式控制可逆PWM变换器;2、速度调节器和电流调节器采用PI调节器；U*nm=U*i m =U cm=10V3、机械负载为反抗性恒转矩负载，系统飞轮矩（含电机及传动机构）GD2 ＝1.5Nm2；4、主电源：可以选择三相交流380V供电，变压器二次相电压为52V；5、他励直流电动机的参数：见习题集【4-19】（p96）n N=1000r/min，电枢回路总电阻R=2Ω，电流过载倍数λ=2；6、PWM装置的放大系数K s=11；PWM装置的延迟时间T s=0.4ms。
交直流调速课程设计
交直流调速课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握交直流调速的基本原理和应用，了解调速系统的组成部分、工作原理以及各种调速方法的优缺点。
知识目标包括：了解交直流调速的基本概念、掌握调速系统的运行原理、了解各种调速方法的特点。
技能目标包括：能够分析调速系统的运行状态、能够选择合适的调速方法、能够进行调速系统的参数设置。
情感态度价值观目标包括：培养学生对调速技术的兴趣、使学生认识到调速技术在实际工程中的应用价值。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括交直流调速的基本原理、调速系统的组成部分、各种调速方法的特点及应用。
首先，介绍交直流调速的基本概念，使学生了解调速技术的基本原理。
其次，讲解调速系统的组成部分，包括电动机、控制器、传动装置等，使学生了解调速系统的工作原理。
然后，介绍各种调速方法，包括电压调速、电流调速、频率调速等，分析各种方法的优缺点及适用范围。
最后，通过实际案例使学生了解调速技术在工程中的应用。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课采用多种教学方法相结合的方式。
首先，采用讲授法，为学生讲解交直流调速的基本原理和各种调速方法的特点。
其次，采用讨论法，引导学生探讨各种调速方法的优缺点及适用范围。
然后，采用案例分析法，分析调速技术在实际工程中的应用案例。
最后，采用实验法，学生进行调速系统的实验操作，使学生更好地理解调速技术的实际应用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课准备了一系列教学资源。
教材方面，选用我国权威出版的《交直流调速》教材，为学生提供系统的理论知识。
参考书方面，推荐学生阅读《调速技术及其应用》等书籍，以拓宽知识面。
多媒体资料方面，制作了详细的PPT课件，为学生提供直观的学习资料。
实验设备方面，准备了调速系统实验装置，为学生提供动手实践的机会。
通过这些教学资源，丰富学生的学习体验，提高学生的学习效果。
五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。
交直流调速控制系统课程设计
交直流调速控制系统课程设计一、设计题目根据给定的交直流调速器的接线图，设计交直流调速控制系统。
该系统需要能够实现交、直流电机的自动切换，并且可以通过手动控制实现交直流电机的调速控制。
二、设计要求1.设计的系统需要能够实现交、直流电机的自动切换；2.设计的系统需要能够通过手动控制实现交直流电机的调速控制；3.设计的系统需要考虑到系统的可靠性，应该有完备的保护措施；4.设计的系统需要符合安全生产要求。
三、设计方案1. 系统框图设计的系统框图如下：graph TD;A[电源] --> B[交直流电机];C[自动切换] --> B;D[手动控制] --> B;E[保护措施] --> B;F[传感器] --> B;2. 自动切换电路自动切换电路自动切换电路自动切换电路根据接线图可以发现，通电后，AC电源会接通K2的线圈，使得K2闭合，从而使得交流电机M1启动。
同时，交流电机M1的运动状态会给F1传感器反馈，F1的反馈信号传输到自动切换电路，再反馈给K1，使得K1断开。
当交流电路断开后，直流电机M2接通。
3. 手动控制电路手动控制电路手动控制电路手动控制电路根据接线图可以得到，当S1接通后，交流电机M1会启动。
当S1断开后，直流电机M2接通。
同时，当S2接通时，控制电压施加到M1的SCR，从而实现调速控制。
4. 保护措施电路保护措施电路保护措施电路保护措施电路当交、直流电机出现异常时，继电器K3会自动断开，使得电源断开，并且会给出警示信号。
四、设计实现根据上述设计方案，可以实现交直流调速控制系统，具体实现方案如下：1.按照系统框图连接好各个电路；2.安装交、直流电机和传感器，并调试好传感器的灵敏度；3.通电后，观察各个电路的运行状态，确保各个部分电路都正常工作；4.进行手动控制和自动切换测试，并观察各个部分的运行状态；5.对整个系统进行综合测试，确保系统能够正常工作；6.完成保护措施电路的安装和调试；7.对整个系统进行运行测试，保证系统的可靠性和安全。
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（老师黑板上的）
课程设计的基本要求
1、设计总体方案
2、设计主电路，触发整流电路，保护电路，控制电路
3、电路设计包括电路原理图，参数坐标，元器件选型方法
4、绘制电气工程图（1号或2号图纸）
5、题目：
1）不可逆直流双闭环系统的设计
2）带电流截止负反馈的直流单闭环系统
3）可逆直流双闭环系统
4）交流电机调压调速系统
5）交流电机矢量控制系统
6、具体任务书另行提供，原则上要求每人一个题，设计结果可仿真或实物给出。
具体参见教材附录的课程任务书
7、第1章交流调压调速系统概述
8、1.1交流调速系统
9、直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。
在20世纪上半叶的年代里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机，这种分工在一段时期内已成为一种举世公认的格局。
交流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。
10、直到20世纪60-70年代，随着电力电子技术的发展，使得采用电力电子变换器的交流拖动系统得以实现，特别是大规模集成电路和计算机控制的出现，高性能交流调速系统便应运而生，一直被认为是天经地义的交直流拖动按调速性能分工的格局终于被打破了。
1.2交流调速系统的应用领域
11、交流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）高性能的交流调速系统和伺服系统；（3）特大容量、极高转速的交流调速。
12、（1）一般性能的节能调速
13、在过去大量的所谓“不变速交流拖动”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，只是因为过去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因而把许多电能白白地浪费了。
14、如果换成交流调速系统，把消耗在挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均都可以节约 20-30% 以上的电能，效果是很可观的。
15、但风机、水泵的调速范围和对动态快速性的要求都不高，只需要一般的调速性能。
16、（2）高性能的交流调速系统和伺服系统
17、许多在工艺上需要调速的生产机械过去多用直流拖动，鉴于交流电机比直流
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28、电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、惯量小、效率高，如果改成交流拖动，显然能够带来不少的效益。
但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样通过电枢电流施行灵活的实时控制。
29、20世纪70年代初发明了矢量控制技术，或称磁场定向控制技术，通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量，用来分别控制电机的转矩和磁通，就可以获得和直流电机相仿的高动态性能，从而使交流电机的调速技术取得了突破性的进展。
30、其后，又陆续提出了直接转矩控制、解耦控制等方法，形成了一系列可以和直流调速系统媲美的高性能交流调速系统和交流伺服系统。
31、（3）特大容量、极高转速的交流调速
32、直流电机的换向能力限制了它的容量转速积不超过106 kW · r /min，超过这一数值时，其设计与制造就非常困难了。
33、交流电机没有换向器，不受这种限制，因此，特大容量的电力拖动设备，如厚板轧机、矿井卷扬机等，以及极高转速的拖动，如高速磨头、离心机等，都以采用交流调速为宜。
1.3交流调速系统的分类
34、(1)转差功率消耗型
35、这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中。
在三类交流电机调速系统中，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（恒转矩负载时）。
可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
36、(2)转差功率馈送型
37、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。
无论是馈出还是馈入的转差功率，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。
38、(3)转差功率不变型
39、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
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46、辽宁工业大学课程设计说明书（论文）
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50、不变，因此效率更高。
其中变极对数调速是有级的，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交流调速系统，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。