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它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。

1．2 研究课题的目的和意义

在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善因此，在双闭环系统中，由电网电压波动引起的转速动态变化会比单闭环系统小得多。用经典的动态校正方法设计调节器须同时解决稳、准、快、抗干扰等各方面相互有矛盾的静、动态性能要求，需要设计者有扎实的理论基础和丰富的实践经验，而初学者则不易掌握，于是有必要建立实用的设计方法。大多数现代的电力拖动自动控制系统均可由低阶系统近似。若事先深入研究低阶典型系统的特性并制成图表，那么将实际系统校正或简化成典型系统的形式再与图表对照，设计过程就简便多了。这样，就有了建立工程设计方法的可能性。

1．3 设计内容和要求 1.3.1 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

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宽地转速调速范围（D≥10），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S≤2）；

（3）动态性能指标：转速超调量δn≤8%，电流超调量δi≤5%，动态最大转速降Δn≤8~10%；调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s；

（4）系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续；

（5）调速系统中设置有过电压、过电流保护，并且有制动措施； （6）主电路采用三项全控桥； 1.3.2 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（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）。

（3）驱动控制电路的选型设计（模拟触发电路、集成触发电路、数字触发电路均可）。

（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）绘制双闭环直流不可逆调速系统电器原理图（要求用计算机绘图），

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并用Orcad或Matlab软件进行拖动控制系统仿真以及硬件仿真。（建立传递函数方框图），并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。

1.3.3 技术参数

（1）晶闸管整流装置：Rrec=0.15Ω，Ks=36；

（2）负载电机额定数据：Pn=10kW，UN=220V，IN=53.5A，nN=1500r/min，

Ra=0.37Ω，λ=1.5；

（3）系统主电路R?=0.58Ω，Tm=0.063s；

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第2章 系统总体方案设计

2. 1 设计分析

2.1.1 双闭环调速系统的结构图

直流双闭环调速系统的结构图如图2.1所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置。其中脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。

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