单闭环转速负反馈直流调速系统

学号XXXXXXX
《电力拖动自动控制系统》
课程设计
（2008级本科）
题目：单闭环转速负反馈直流调速系统
系（部）院: 物理与机电工程学院
专业: 电气工程及其自动化
作者姓名： X X X
指导教师： X X X 职称： X X
完成日期： 2011 年 XX 月 XX 日
课程设计任务书
学生姓名XXX 学号XXXXXX
专业方向电气工程及其自动化班级XXX
题目名称单闭环转速负反馈直流调速系统
一、设计内容及技术要求：
设计一个单闭环转速负反馈直流调速系统；
1.使用简易的晶闸管整流桥V—M方式；
2.使用同步六脉冲触发器控制晶闸管整流桥；
3.形成的冲击电流较小；
4能在MATLAB/simulink平台上建立模型；
5.能够正确的调整系统各个模块的参数使之兼容；
6.能够有较好的仿真波形；
二、课程设计说明书撰写要求：
1.选用中小容量的电动机及其外围电路完成相应的功能。

2.用MATLAB/simulink实现软启动的功能。

3.给出设计思路、画出各程序适当的流程图。

4.给出所有参数确定的原因。

5.完成设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、设计思路、硬件设计图、
程序流程框图、程序清单、所用器件型号、总结体会、参考文献）。

三、设计进度
第一周讨论论文题目
星期一上午查资料
星期一下午查找分析资料，确定各程序模块的功能
星期二至星期五
第二周
星期一至星期二完成硬件设计，算法流程图及建立模型
星期三至星期四完成设计，进行，调试，仿真并分析合理性
星期五答辩
指导教师签字：
目录
一、系统原理 (1)
二、系统仿真......................................... (2)
2.1系统的建模和模型仿真参数设置 (2)
2.1.1 6脉冲同步触发器子系统构建............................. (2)
2.1.2 主系统的建模和参数设置...................... . (4)
三、调试结果................................................ .. (14)
3.1示波器波形................................................ (14)
3.2比较波形................................................ .. (15)
四、总结 (17)
参考文献 (18)
电力拖动自动控制系统课程设计成绩评定表 (19)
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。

在本装置中，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”的电压相比较经放
，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放大后，得到移相控制电压U
Ct
后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。

图1-1 转速单闭环系统原理图
2.1、系统的建模和模型仿真参数设置
2.1.1、6脉冲同步触发器子系统构建
图2-1 6脉冲同步触发器
6脉冲同步触发器模型构建是通过SimPowerSystems——Extra Library——Control Blocks——Synchronized 6-Pulse Generator来实现。

参数设置如下：
三相线电压模型构建是通过SinPowerSystems——Measurements——Voltage Measurement来实现。

三个连接端口在SinPowerSystems——Elements——Connection Port
在Simulink——Sources——In1找出U ct和In2
Uct的端口数改为5
In2则改为4
找出元件后就可以按图2-1连线了，注意Vab、Vbc、Vca是呈三角形连接的。

接好线后，我们就开始建立6脉冲同步触发器子系统封装
首先，按Ctrl+A全选，然后单击Edit——Create Subsystem，就建好了子系统。

2.1.2主电路的建模和参数设置
单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型如下：
新建一个Model，把6脉冲同步触发器子系统复制到新文件中。

Constant Value分别设为120、-180、50、0。

找出2个加法连接器：Simulink——Math Operations——Sum 分别设置为
找出2个比例环节：Simulink——Math Operations——Gain 分别为
找出限幅器：Simulink——Commonly Used Blocks——
Saturation
设置如下：
找出三个交流电压源：SinPowerSystems——Electrical Sources——AC Voltage
Source
分别设置为：
找接地：SinPowerSystems——Elements——Ground
找出晶闸管整流桥和二极管：SinPowerSystems——Power Electronics——
Universal Bridge
晶闸管整流桥设置如下：
二极管设置如下：
找出一个平波电抗器：SinPowerSystems——Elements——Series RLC Branch
参数设置如下：
找出直流电动机：SinPowerSystems——Machines——DC
Machine
参数设置如下：
找励磁电源：SinPowerSystems——Electrical Sources——DC Voltage
Sources电压设为220V
找出输出端口：Simulink——Sinks——Out1
找出示波器：Simulink——Sinks——Scope
示波器设置如下：
找出两个连接器：Simulink——Signal Routing——Demux设为4个输
出。

Simulink——Signal Routing——Mux设为3个输入。

器件全部找出来后，就可按图2-2连线。

连好线后，我们来设置整个模型的参数：
三、调试结果
3.1示波器波形
设置好后，点击运行，查看示波器，波形如下图所示：
3.2、比较波形
通过命令窗口输入plot(tout,yout)
比较波形如下：
总结
通过本次为期两周的课程设计，使我深深的认识到专业课的重要性以及它对每一位大学生将来的工作和就业的深远影响。

在这两周的时间里，我不仅自己所学的电机拖动控制学科里的知识在脑海里巩固了一遍，而且还将自己所学的理论知识转化为实践成果，不仅使得我获益匪浅，而且使我产生了无与伦比的自信心和成就感。

本次课程设计还提高了我分析问题，解决问题的能力。

本次设计单闭环转速负反馈直流调速系统的过程中，虽然我们通过网络资源可以得到很多关于这方面的设计方案和电器线路原理图，但是面对这些已经审计好的方案和电气图，我在思考和探索的过程中还是遇到了很多的困难，但是通过我与同学的合作探讨，最终还是将这些问题一一化解。

本次的课程设计我也很矛盾，因为我的设计方案参考了不少同类设计方案，试问，如果在没有相关同类设计供参考的前提下，我能否仅凭自己的能力和知识设计出符合要求的方案和具体的设计呢？
本次的课程设计我很感激同学，因为我遇到困难的时候，他们该了我惯坏和帮助。

同时我也向负责本次课程设计指导的李佳奇老师表示衷心的感谢，因为他再百忙之中抽出时间为我们答疑和细心的讲解
参考文献
【1】陈伯时.《电力拖动自动化控制系统（第二版）》.机械工业出版社.2011年版
【2】李发海、王岩《电机与拖动基础（第3版）》清华大学出版社.2010年版
【3】（美）隆内克等著，郭武文等译《电力拖动自动控制》华夏出版社.2002年版
【4】网上资料
电力拖动自动控制系统课程设计成绩评定表
姓名 XXX 学号XXXXXXX
专业班级电气工程及其自动化
课程设计题目：单闭环转速负反馈直流调速系统
课程设计答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
评定项目评分成绩
1.选题合理、目的明确（10分）
2.设计方案可行性、创新性（20分）
3.设计结果（系统原理图、源程序、调试运行结果）（30分）
4.平时成绩（态度认真、遵守纪律）（10分）
5.设计报告的规范性、参考文献充分（不少于5篇）（10分）
6.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。