运动控制系统
二十四寸圆盘拉伸机直流调速系统设计
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前言
运动控制系统普通高等工科学校动化专业控制相关专业课程次运动控制系统工程基础课程设计学完运动控制系统门课程重性实践性教学环节通理知识运实践加深门课程理解掌握精髓通实践巩固理知识实现理实践完美结合解决实际问题坚实基础时加强实践意识培养迅速理知识运实践力
运动控制系统理课程中学闭环控制直流调速系统双闭环直流调速调节器工程设计直流调速系统数字控制逆直流调速系统闭环控制异步电机变压调速系统笼型异步电机变频变压调速系统等方面知识通该课程设计进步学知识掌握解电机调速控制系统基原理设计方法培养独立分析问题解决问题力工业动化中相关常识解时工业动化种绘图工具进行深层次掌握训练作名控制工程师方面综合力工作岗位奠定扎实基础
众周知直流电机现代工业中种重电机．作电动机作发电机外特殊途直流电动机具良起制动性宜范围滑调速许需调速快速正反电力拖动领域中广泛应年电力电子变换器中晶闸控器件已基功率开关器件取代变换技术相位控制转变成脉宽调制（PWM）交流调拖动系统正逐步取代直流拖动系统然直流拖动控制毕竟理实践较成熟国早期许工业生产机械采直流拖动控制系统工业生产中占相重短时间完全交流拖动系统取代
目录
第章 设计概述 1
11 设计目 1
12 设计容 1
13 课题设计求 1
第二章 调速方案选择 3
21 直流调速般原理 3
22 开环直流调速系统 4
23 转速负反馈直流调速系统 5
24 带电流截止负反馈直流调速系统 7
25 双闭环直流调速系统 8
第三章 调速系统回路设计 11
31回路电气原理图 11
32电路电压电流保护 12
33回路参数计算 12
331确定变压器参数变压器消三次谐波采接法 12
332控硅元件参数选择： 13
333波电感器参数计算： 13
334电动机电枢电感计算 14
335变压器漏电感计算 14
336快速熔断器选择 14
41逻辑环流系统 15
42逻辑装置组成分析： 18
43功模块实现 18
431速度调节器 18
第五章 双闭环调速系统常规工程设计 27
51调速系统静态计算 27
511系统静态结构图 27
512系统静态特性 29
52调速系统动态计算 29
521电流调节器设计 30
522转速调节器设计 33
第六章 系统调试 36
61系统安装检查 36
62系统调试 36
621调试序 36
622控制单元调试 37
623电路保护电路 37
624电流环调试 38
625速度环调试 38
626逆运行调试 39
第七章 心体会 39
参考文献 40
第章 设计概述
11 设计目
运动控制系统动化专业干专业课具强系统性实践性工程背景运动控制系统课程设计目培养学生综合运运动控制系统知识理分析解决运动控制系统设计问题学生建立正确设计思想掌握工程设计般程序规范方法提高学生调查研究查阅文献正确技术资料标准手册等工具书力理解分析制定设计方案力设计计算绘图力实验研究系统调试力编写设计说明书力
12 设计容
（1）根工艺求证分析设计电路控制电路方案绘出该系统原理图（2号图纸）
（2）设计组成该系统单元分析说明
（3）选择电路设备计算参数（含整流变压器容量S电抗器电感量L晶闸电流电压定额快熔容量等）说明保护元件作（必须电流电压保护）
（4）设计电流环转速环（张力环）确定ASRACR（张力调节器ZL）结构计算参数
（5）结合实验述该系统设计正确性
13 课题设计求
二十四寸圆盘拉伸机直流调速系统设计
二十四寸圆盘拉伸机加工种型号铜铝毛细专生产机械放线机模具拉伸机夹钳臂剪线钳轮收线机等组成拉伸机机械系统体轮廓中放线机拉伸机收线机分三台直流电机驱动轮夹钳臂剪线钳气动阀控制
（） 生产程电气控制系统求
1生产程：
收放线筐复位
高速拉伸
延时剪断头
轮拉紧
模座升位
拉收放机合闸
拉伸机定位
停机准备生循环拉伸毛细径08~12mm
完毕轮松
放线机圆盘径412MM铜头入夹钳臂
低速拉伸
夹钳臂夹紧
夹钳臂开准模具口
2电气控制系统求
（1） 拉伸机定位准确系统制动性
（2） 拉收放电机线速度严格保持协调动踪拉伸机速度系统快速性
（3） 轮紧拉伸机圆盘剪线钳剪断线头保证利拉伸
（4） 具完善连锁保护功
（5） 动手动切换功
（二） 设计求设计圆盘拉伸机控制系统
技术指标：稳态静差电流超调量空载启动额定转速时转速超调量
（三） 直流电动机参数
40Kw440v104A1000r min 05Ω电枢回路总电阻R05Ω电流载倍数λ18775
第二章 调速方案选择
进行调速方案选择前先简介绍直流调速般原理
21 直流调速般原理
理想化直流电动机直流电动机转速方程表示：
式中n——转速（rmin）
U——电枢电压（V）
I——电枢电流（A）
R——电枢回路总电阻（）
——励磁磁通（Wb）
——电机结构决定电动势常数
式中常数电流I负载决定调节电动机转速三种方法：
1） 调节电枢供电电压U
2） 减弱励磁磁通
3） 改变电枢回路电阻R
求定范围级滑调速系统说调节电枢供电电压方式改变电阻实现级调速减弱磁通然够滑调速调速范围配合调压方案基速（额定转速）范围弱磁升速动控制直流调速系统变压调速介绍直流调速系统中较常开环控制转速负反馈控制转速电流双闭环控制等控制方法
22 开环直流调速系统
开环直流调速系统原理图图221：
图221晶闸——电动机调速系统(V——M系统)原理图
图221中VT晶闸控整流器通调节触发装置GT控制电压Uc移动触发脉相位改变整流电压Ud实现滑调速
里晶闸控整流器移相控制关键锯齿波步移相触发电路第三章介绍整流原理三相桥式全控整流基原理见图222通改变触发角改变Ud进行调速
图222三相桥式全控整流电路
开环直流调速系统控制电路简单利实验室实现实现定范围级调速果负载生产工艺运行时静差率求高样开环调速系统满住求
然开环直流调速系统没控制结果反馈控制精度高需调速生产机械静差率定求场合满住求例龙门刨床毛坯表面粗糙加工时负载常波动保证工件加工精度加工表面洁净度加工程中速度必须基稳定说静差率太时开环直流调速系统
23 转速负反馈直流调速系统
提高直流调速系统动静态性指标通常采闭环控制系统(包括单闭环系统闭环系统)调速指标求高场合采单闭环系统调速指标较高采闭环系统反馈方式分转速反馈电流反馈电压反馈等单闭环系统中转速单闭环较
转速单闭环系统原理图图231：
图231转速单闭环系统原理图
图232转速单闭环系统结构框图
见转速单闭环系统实际开环直流调速系统闭环化转速单闭环系统反映转速变化电压信号作反馈信号检测转化定信号相较放移相控制电压UCt作控制整流桥触发电路触发脉功放加晶闸门极阴极间改变三相全控整流输出电压构成速度负反馈闭环系统电机转速定电压变化电机高转速速度调节器输出限幅决定速度调节器采P（例）调节阶跃输入稳态误差想消述误差需调节器换成PI(例积分)调节时定恒定时闭环系统速度变化起抑制作电机负载电源电压波动时电机转速稳定定范围变化
开换系统相转速单闭环直流调速系统性更稳定根转速单闭环系统原理图作分析：
转速负反馈闭环直流调速系统静特性方程式
nKp*Ks*U1Ce(1+K)Id*RCe(1+K)
式中：Kp—放器电压放系数
Ks—电力电子变换器电压放系数
α—转速反馈系数
U1—定电压
设K Kp* Ks*α Ce
闭环系统转速降
ΔNclR*Id(Ce(1+K))
闭环系统静差率
SclΔNclNn
调速范围
DclNn*s( ΔNcl*(1s))
见适调节KpKs系统特性更硬调速范围更宽
24 带电流截止负反馈直流调速系统
直流电动机全电压起动时果没限流措施会产生击电流仅电动机换利载力低电力电子器件说更允许采转速负反馈闭环调速系统突然加定电压时惯性转速立建立起反馈电压零相偏差电压△Un Un*差稳态工作值1+K倍时放器变换器惯性电枢电压Ud子达高值电动机说相全压起动然允许
外生产机械电动机会遇堵转情况例障机械轴卡住挖土机运行时碰坚硬石块等等闭环系统静特性硬限流环节硬干电流远远超允许值果流继电器熔断器保护载跳闸会正常工作带便
解决反馈闭环调速系统起动堵转时电流问题引入电流截止负反馈简称截流反馈保持电流基变超允许值
带电流截止负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图图241示
图241 环直流调速系统稳态结构框图
种电流负反馈作应起动堵转时存正常运行时取消电流着负载增减静特性分两段时电流截止负反馈环节起作静特性转速负反馈系统相引入电流截止负反馈静特性变：
25 双闭环直流调速系统
采转速负反馈PI调节器单闭环直流调速系统保证系统稳定前提实现转速静差果系统动态性求较高例龙门刨床逆轧钢机等求快速起制动突加负载动态速降场合量缩短起制动程时间提高生产率重素时单闭环系统难满足需单闭环系统心欲控制电流转矩动态程产生通转速电流双闭环控制电流转矩双闭环控制直流调速系统
单闭环直流调速系统中电流截止负反馈环节专门控制电流超界电流值强烈负反馈作限制电流击理想控制电流动态波形带电流截止负反馈单闭环直流调速系统起动电流转速波形图251示
图251单闭环直流调速系统起动电流转速波形图
起动电流突破Idcr受电流负反馈作电流升高点某值Idm降低电机电磁转矩减加速程必然拖长
电机允许电流转矩受限制条件应该充分利电机载力渡程中始终保持电流转矩允许值电力拖动系统加速度起动达稳态转速时立电流降转矩马负载相衡转入稳态运行样理想起动程波形示图252：
图252系统理想起动程波形
时起动电流呈方形波转速线性增长电流转矩)受限制时调速系统获快起动程
实现转速电流两种负反馈分起作系统中设置两调节器分调节转速电流分引入转速负反馈电流负反馈二者间实行嵌套（称串级)联接图示253
图253 转速电流双闭环直流调速系统
ASR——转速调节器 ACR——电流调节器 TG——测速发电机
TA——电流互感器 UPE——电力电子变换器
转速调节器输出作电流调节器输入电流调节器输出控制电力电子变换器UPE闭环结构电流环里面称作环转速环外边称作外环形成转速电流双闭环调速系统分双闭环调速系统静态特性动态特性抗扰性进行分析
分析静特性参考系统稳态结构框图：
图254 双闭环调速系统稳态结构图
——转速反馈系数 ——电流反馈系数
正常运行时电流调节器会达饱静特性说转速调节器饱饱两种情况①转速调节器饱：CA段静特性理想空载状态0直延续般额定电流静特性运行段②转速调节器ASR饱：时ASR输出达限幅值转速外环呈开环状态转速变化系统产生影响双闭环系统变成电流静差单闭环调节系统静特性图255：
图255 单闭环调节系统静特性图
分析动态特性抗扰性参考双闭环直流调速系统动态结构图图：
图256 双闭环直流调速系统动态结构框图
双闭环直流调速系统起动程三特点：
（1）饱非线性控制：根ASR饱饱整系统处完全两种状态：ASR饱时转速环开环系统表现恒值电流调节单闭环系统ASR饱时转速环闭环整系统静差调速系统电流环表现电流动系统
（2） 转速超调：ASR采饱非线性控制起动程结束进入转速调节阶段必须转速超调 ASR 输入偏差电压 △Un 负值ASR退出饱样采PI调节器双闭环调速系统转速响应必然超调
（3） 准时间优控制：起动程中阶段第II阶段恒流升速特征电流保持恒定般选择电动机允许电流便充分发挥电动机载力起动程快阶段属限制条件短时间控制整起动程作准时间优控制
调速系统重动态性抗扰性负载扰动抗电网电压扰动性负载扰动动态结构图中出负载扰动作电流环转速调节器ASR产生抗负载扰动作设计ASR时应求较抗扰性指标电网电压扰动双闭环系统中增设电流环电压波动通电流反馈较时调节必等影响转速反馈回抗扰性改善
分析出该系统具良动态性静态特性双闭环直流调速系统佳选择
第三章 调速系统回路设计
31回路电气原理图
图31示回路形式：采三相桥式反联
32电路电压电流保护
电流保护根需选取种：
1） 交流进线回路串接电抗器采漏抗较变压器限制晶闸击穿造成交流侧短路时产生障电流
2） 交流侧设置电流检测装置出现电流时触发脉移逆变角外抑制载电流
3） 调节系统中电流调节器限制电流作
4） 直流侧设置直流快速开关
电压产生晶闸变流回路中变流变压器通断感性负载开断晶闸换相快速熔断器断开程中晶闸交流回路中通常采电压保护形式图图32
D—变压器静电屏蔽 C—静电感应抑制电容 RC1—交流整流式抑制回路
RC2—交流阻容抑制回路 RC3—换相电压抑制回路 RC4—直流阻容抑制回路
RV1RV2—交直流侧压敏电阻抑制回路 QM—交流侧断路器
QF—直流侧断路器 FU—快速熔断器
图中接交流装置交流侧保护回路：
1） 交流侧阻容式保护电路 2）整流保护回路
3） 交流侧压敏电阻保护回路 4）静电感应电压保护回路
5） 换相电压阻容保护回路
第123项抑制断开交流器交流进线电压时产生阶跃尖峰电压第4项抑制变压器寄生电容存变压器接通瞬间产生电压第5项接晶闸阳极阴极间抑制器件换相晶闸回复阻断时变压器漏抗引起换相压降
直流回路中抑制回路电感储释放产生直流侧电压通常阻容回路压敏电阻抑制
33回路参数计算
331确定变压器参数变压器消三次谐波采接法
1）变压器副方参数计算：
相电压：
相电流：
2）变压器变：
3）变压器原方参数相电压：相电流：
4）变压器视功率
副方视功率：
原方视功率：
均视功率：
取
332控硅元件参数选择：
额定电压：
额定电流：
晶闸型号规格选KP300
333波电感器参数计算：
1） 限制输出电流脉动角度设计电抗器电感值
查表三相桥式电路：电流脉动系数知交流基波幅值
带入面参数
2） 维持输出电流连续角度设计电抗器电感值
电流连续负载电流三相桥式电路界电感计算系数
电流连续负载电流5A取
334电动机电枢电感计算
直流电动机电枢电感
式中电动机极数已知补偿绕组电动机系数选代入式
335变压器漏电感计算
式中变压器阻抗电压百分值1000KVA变压器三相桥式电路知代入参数
336快速熔断器选择
三相全控桥式电路熔断器相接臂接接整流装置直流侧三种方式熔断器相接时防止晶闸损坏直流侧障引起断路损坏通障电流时晶闸保护效果差中容量装置熔断器接直流侧时负荷侧电流短路起保护作晶闸身造成短路起保护作功率装置通常选臂接熔断器额定电压额定电流方法选取：
应电器正常工作时电压效值留适裕量式中—交流变压器二次电压效值
应负载计算出工作周期负载电流效值选取—电流计算系数三相桥—负载电流效值
第四章 调速系统功模块电路选择
调速系统控制电路采两组晶闸整流装置供电逆控制线路
41逻辑环流系统
逻辑环流系统指电动机运行程中两组反联连接交流器知完全没环流逆系统根电动机需电枢电流极性通逻辑单元选择某组变流器工作图41示种带模拟开关逻辑环流系统
系统正确工作时负ASR输出正中路送逻辑装置转矩极性鉴器切换逻辑装置AL电路模拟开关触点闭合路径输入电流调节器ACR电流调节器输出负正组脉前移电动机正转
交流器切换电动机转矩极性需反时进行切换序：
1） 改变定电压极性正负荷力矩变化引起电动机转矩变化ASR输出变负通电流调节器工作组工作逆变状态
2） 逻辑装置AC接受转矩变化命令
3） 工作组电流降零逻辑装置零电流检测器确认电流实际值零断开触点
4） 正脉封锁
5） 段时间触点接通反组触发脉时速度调节器输出通反号器送电流调节器反组变流器工作逆变状态电动机进行生制动
保证系统正常工作应量缩短切换时间切换时间中电流换相死区占成分般死区时间10ms会调节器系统品质影响20~30ms调节器系统动态品质稍影响反死区超出30ms数时会调节系统动态品质影响
逻辑环流系统两组变流器工作状态切换时应保证发生换相失败两组变流器时刻时工作确保系统正常工作应注意点：
1） 电流实际值零检测关断等时间
确认电流真正零切工作组触发脉果电流处流通状态工作变流器处逆变工作状态时切工作组触发脉会引起环流失败零电流检测单元般交流侧电流互感器半导体较器组成电流连续情况电流瞬时脉动电流值低检测电零电流检测器会脉动周期动作果动作导致立切触发脉晶闸固关断时间换相电抗受影响滞关断引起环流失败图42（a）示
零电流检测器动作必须段延时关断导通晶闸图42（b）示段时间成关断时间电源频率电压回路电感控制角等素决定控制角变化变化图42（c）示控制角时关断时间关断应控制角整定等时间（般3~5ms）外出转矩反指令时应触发脉移控制角（）已迅速实现关断电流定值保持零附切换时图42（d）继续流断续电流开始切换关断需时间延长利
2）触发等时间
工作组触发脉封锁原导通晶闸马投入工作否会产生两组变流器时导通造成电源短路障图43（a）示逻辑装置工作组发出封锁脉信号知道工作组出解脉封锁信号间段延时称触发等时间图43（c）示
3）电流调节器拉信号
工作组刚刚开始开放时避免时整流电压电动机反电动势相加造成电流击应带工作组投入工作时处逆变状态需工作脉封锁动作组未开放段时间电流调节器输入拉信号触发装置移相器处位置工作组脉封锁解信号取消调节系统作触发脉点工作点位移电枢电流逐步建立电动机减速反启动直稳定新工作点
42逻辑装置组成分析：
系统工作状态取决逻辑装置逻辑装置四部分组成：电检测（包括转矩极性零电流检测）逻辑判断延时电路逻辑保护逻辑装置求：
1）情况两组控硅绝允许时加触发脉组工作时组触发脉封锁
2）逻辑切换装置满足逻辑换条件时进行逻辑切换
速度调节放弃输出作转矩（电流）极性鉴信号信号负变正时允许封锁正组开放反组反允许封锁反组开放反组转矩极性鉴信号改变极性逻辑切换必条件实际工作电流衰减零时允许封锁原正运行组控硅开放组控硅零电流检测器发出零电流信号逻辑切换充分条件
3）发出逻辑切换指令关断等延时时间封锁原导通组脉
面系统部分组成工作原理进行较详细分析
43功模块实现
431速度调节器
速度调节器运算放器输入反馈环节二极限幅环节组成定反馈两输入量进行加法减法例积分微分等运算原理图44示：
图44 速度调节器
图中123端信号输入端二极VD1VD2起运放输入限幅保护运放作二极VD3VD4电位器RP1RP2组成正负限幅调限幅电路C1R3组成微分反馈校正环节助抑制振荡减少超调R7C5组成速度环串联校正环节改变R7阻值改变系统放倍数改变C5电容值改变系统响应时间RP3调零电位器
432电流调节器
电流调节器运算放器限幅电路互补输出输入阻抗网络反馈阻抗网络等环节组成工作原理基速度调节器相原理图图45示
图45 电流调节器
电流调节器速度调节器相增加输入端中3端接推β信号电路输出流时电流反馈流保护3端输出推β信号（高电）信号击穿稳压正电压信号输入运放反输入端调节器输出电压降α角180度方移动晶闸整流区移逆变区降低输出电压保护电路57端接逻辑控制器相应输出端高电输入时击穿稳压三极V4V5导通相应输入信号短接逻辑环流实验中46端输入端输入值正相反果两路输入效话两值正抵消零时需通57端电压输入控制时刻路信号输入起作路信号接起作
433锯齿波步移相触发电路
图46 锯齿波步移相触发电路
锯齿波步移相触发电路步检测锯齿波形成移相控制脉形成脉放等环节组成V3VD1VD2C1等元件组成步检测环节作利步电压UT控制锯齿波产生时刻锯齿波宽度V1V2等元件组成恒流源电路V3截止时恒流源C2充电形成锯齿波V3导通时电容C2通R4V3放电调节电位器RP1调节恒流源电流改变锯齿波斜率控制电压Uct偏移电压Ub锯齿波电压V5基极综合叠加构成移相控制环节RP2RP3分调节控制电压Uct偏移电压UbV6V7构成脉形成放环节C5强触发电容改善脉前脉变压器输出触发脉
434电流反馈流保护
图47 电流反馈流保护原理图
单元两功检测电源输出电流反馈信号二电源输出电流超某设定值时发出流信号切断电源
TA1TA2TA3电流互感器输出端电压高低反映三相电路输出电流面板三园孔均观测孔需外部进行接线DJK04挂件十芯电源线插座相连接TA1TA2TA3屏电流互感器输出端相连开挂件电源开关流保护处工作状态
(1)电流反馈流保护输入端TA1TA2TA3电流互感器输出端反映负载电流电压信号三相桥式整流电路整流加RP1RP2R1R2VD7组成3条支路中
①R2VD7联R1串联中点取零电流检测信号1脚输出供零电检测电流反馈电压较低时候1端输出R1R2分压VD7截止电流反馈电压升高时候1端输出着升高输出电压接接06V左右时VD7导通输出始终保持06V左右
②RP1滑动抽头端输出作电流反馈信号2端输出电流反馈系数RP1进行调节
③RP2滑动触头流保护电路相连调节RP2调节流动作电流
(2)电路开始工作时电容C2存V3先V2导通V3集电极低电位V4截止时通R4VD8V2基极电位拉低保证V2直处截止状态
(3)电路电流超某数值RP2取流电压信号超稳压V1稳压值击穿稳压三极V2导通V3截止V4导通继电器K动作控制屏继电器掉电切断电源挂件面板声光报警器发出告警信号提醒操作者实验装置已流跳闸调节RP2抽头位置电流报警值
(4)流时V3导通变截止集电极产生高电信号3端输出作推β信号供电流调节器
(5)SB解流记忆复位钮流障排须SB解记忆恢复正常工作流动作电源通SBR4VD8C2维持V2导通V3截止V4导通继电器保持吸合持续告警SBV2基极失电进入截止状态V3导通V4截止电路恢复正常
435转速变换
转速变换转速反馈调速系统中反映转速变化转速成正电压信号变换成适控制单元电压信号
图48 速度变换图
时电压输出端接转速变换输入端12输入电压R1RP1分压调节电位器RP1改变转速反馈系数
定
图49 电压定原理图
电压定两电位器RP1RP2两钮子开关S1S2组成S1正负极性切换开关输出正负电压分RP1RP2调节输出电压范围0～士l5VS2输出控制开关运行侧允许电压输出停止侧输出零
步骤拨动S1S2获信号：
(1)S2运行侧S1正定侧调节RP1定输出定正电压拨动S2停止侧时获正电压突跳0V阶跃信号拨动S2运行侧时获0V突跳正电压阶跃信号
(2)S2运行侧S1负定侧调节RP2定输出定负电压拨动S2停止侧时获负电压突跳0V阶跃信号拨动S2运行侧时获0V突跳负电压阶跃信号
(3)S2运行侧拨动S1分调节RP1RP2输出定正负电压S1正定侧负定侧正电压负电压跳变S1负定侧正定侧负电压正电压跳变
元件RP1RP2S1S2均安装挂件面板方便操作外3位半直流数字电压表指示输出电压值注意允许长时间输出端接特输出电压较高时候会RP1RP2损坏
436零速封锁器
零速封锁器原理图：
图410 零速封锁器原理图
零速封锁器两具山型继电器特性电检测器逻辑门延时环节组成原理图410
零速封锁器作：定电压速度反馈电压均零时（调速系统停车状态）封锁电压调节器输出保证电机会低速爬行者系统零速时出现振荡
两山型电检测器分定速度反馈信号进行检测输入信号正值时通二极VD1VD3分进入运放反输入端输入信号负值时通VD2VD4进入运放正相输入端输入信号绝值某值时（03V左右）时运放输出始终负值通二极VD9VD10钳位07V作0 信号输入信号绝值某整定值时（02V左右）运放输出正电压作1信号图411示山型继电特性
图411 零速封锁器山型继电特性
电检测输入电压03V时输出低电0电检测输入电压02V时输出高电1两电检测器输出门非门V2基极低电V2导通零速封锁器输出约15V电压加电压调节器反馈环节场效应栅极关断电压调节器开放工作出现障时电检测器输出低电1V2基极低电V2截止零速封锁器输出0V电压加电压调节器反馈环节场效应栅极导通调节器反馈环节短路输出0
电容C3电阻R25起延时作门输出低电跳变高电时该电电位正电源C3R25充电电位逐渐升高避免低速运行换程中引起误封锁
面板装S1开关开关拨封锁时零速封锁器处工作状态S1开关拨解时零速封锁器处关闭状态
437转矩极性鉴(DPT)
转矩极性鉴电检测器检测控制系统中转矩极性变化较器组成模数转换器控制系统中连续变化电信号转换成逻辑运算需01电信号原理图图G示转矩极性鉴器输入输出特性图H示具继电特性
调节运放相输入端电位器RP1改变继电特性相零点位置继电特性回环宽度
Uk Usr2Usr1 K1(Uscm2Uscm1)
式中K1正反馈系数K1越正反馈越强回环宽度越Usr2Usr1分输出正翻转负负翻转正需输入电压 Uscm1Uscm2分反正输出电压逻辑控制系统中电检测环宽般取02～06V环宽时提高系统抗干扰力环太宽时会系统动作迟钝
图412 转矩极性鉴原理图 图413 转矩极性鉴器输入输出特性
零电检测(DPZ)
零电检测器电检测器工作原理转矩极性鉴器相控制系统中进行零电流检测输出电路电流接零时电检测器检测电流反馈电压值接零输出高电原理图输入输出特性分图414图415示
图414 零电检测器原理 图415 零电检测器输入输出特性
逻辑控制(DLC)
逻辑控制逻辑环流逆直流调速系统作转矩极性回路零电信号进
行逻辑运算切换加正桥反桥晶闸整流装置触发脉实现系统环流运行原理图图416示逻辑判断电路延时电路逻辑保护电路推b电路功放电路等环节组成
图416 逻辑控制器原理图
(1)逻辑判断环节
逻辑判断环节务根转矩极性鉴零电检测输出UMUI状态正确判断晶闸触发脉否需进行切换(UM否变换状态决定)切换条件否具备(UI 否0变1决定)UM变号零电检测电路电流零(UI 1)时逻辑判断电路立翻转时应保证时刻逻辑判断电路输出UZUF状态必须相反
(2)延时环节
正反两组整流装置安全切换工作必须逻辑环流系统中逻辑判断电路发出切换指令UZUF 关断等时间t1（约3ms）触发等时间t2(约lOms)执行切换指令设置相应延时电路延时电路中VD1VD2C1C2起t1延时作VD3VD4C3C4起t2延时作
(3)逻辑保护环节
逻辑保护环节称保护环节逻辑电路发生障时UZUF输出时1状态逻辑控制器两输出端UlfUlr全0状态造成两组整流装置时开放引起短路环流事加入逻辑保护环节UZUF全1状态时逻辑保护环节输出A点电位变0UlfUlr 高电两组触发脉时封锁避免产生短路环流事
(4)推β环节
正反桥切换时逻辑控制器中G8输出1状态信号信号送入调节器输入端作脉移推β信号避免切换时电流击
(5)功放电路
非门输出功率限推动UlfUlr增加V3V4组成功率放级
第五章 双闭环调速系统常规工程设计
51调速系统静态计算
511系统静态结构图
圆盘拉伸机采双闭环直流调速系统系统静态结构图见图
1）电流反馈系数计算
设：①速度调节器限幅值
②电动机启动制动电流208A
电流调节器定电压速度调节器限幅值应电流（电机运行时出现电流）电流反馈系数：
2）速度反馈系数计算
设：①定电压15V电动机运行额定转速
②系统采调压调速系统高转速速度反馈系数：
3）电动机电势系数
设：电动机磁通运行程中保持变电动机电势系数：
式中：电动机电枢电阻已知
4）回路等值电阻R计算
电动机回路等值电路图52：
图中：E—电动机反电动势
—整流电路瞬时值
L—电路总电感
R—电路等效电阻
—整流装置阻包括整流器部电阻整流器件正压降应电阻整流变压器漏抗换相压降相应电阻：
—电动机电枢电阻
—波电抗器电阻
已知
5）控整流装置放系数计算
三相桥式反联系统采工作制防止逆变失败角限制应时电流调节器处限幅值设LT限幅值LT限幅值时整流装置输出电压整流装置放系数：
倍
6）速度调节器放系数电流调节器放系数
速度调节器电流调节器均采PI调节器须进行动态校正时确定
512系统静态特性
速度调节器电流调节器均采纯例调节器时系统静态结构图系统静态方程：
式中
速度调节器采PI调节器时积分作做静差
52调速系统动态计算
双闭环系统般设计方法：环开始逐步扩外环环环进行设计系统环电流环外环速度环先电流入手首先设计电流环然电流环成转速调节中环节设计速度环
双闭环调速系统实际动态结构框图图53示系统增加滤波环节包括电流滤波转速滤波两定信号滤波环节电流检测信号中常含交流分量影响调节器输入需低通滤波样滤波环节传递函数节惯性环节表示滤波时间常数求选定滤电流检测信号准然抑制交流分量时滤波环节延迟反馈信号作衡延迟作定信号通道加入等时间常数惯性环节称作定滤波环节意义定信号反馈信号相延时二者时间恰配合带设计方便
测速发电机转速反馈电压含换相波纹需滤波滤波时间常数表示根电流环样道理转速定通道加入时间常数定滤波环节
521电流调节器设计
5211电流环结构框图简化
图53点画线框电流环中反电动势电流反馈作相互交叉设计工作带麻烦实际反电动势转速成正代表转速电流环影响般情况系统电磁时间常数远电机时间常数转速变化电流变化慢电流环说反电动势变化较慢扰动电流瞬变程中认反电动势基变样动态性设计电流环时暂考虑反电动势变化影响说暂反电动势作掉外般做惯性群似做惯性环节时间常数
电流环结构图化简图54
述结果假定条件：
1） 电力电子变换器纯滞似处理：
2） 忽略反电动势变化电流环动态影响：
3） 电流环惯性群似处理：
5212电流调节器结构选择
首先考虑应电流环校正成类典型系统稳态求希电流环静差理想堵转特性采I系统动态求实际系统允许电枢电流突加控制作时太超调保证电流动态程中超允许值电网电压波动时抗干扰次素电流环应性应选典型I型系统
简化电流环动态结构图知电流环控制象双惯性型校正成典型I型系统显然应采PI型电流调节器传递函数
式中—电流调节器例系数
—电流调节器超前时间常数
调节器零点控制象时间常数极点消选择电流环动态构图变成图55示典型形式中
5213电流调节器参数计算
1）计算电流调节器参数
整流装置滞时间常数查表三相桥式电路均失控时间
电流滤波时间常数三相桥式电路波头时间33ms基滤波头应取
电流环时间常数时间常数似处理取
电枢回路电磁时间常数
电力拖动系统机电时间常数
电流调节器超前时间常数：
根系统设计求电流超调量查表选
ACR例系数
2） 校验似条件
电流环截止频率：
A 晶闸整流装置传递函数似条件条件满足
B 忽略反电动势变化电流环动态影响条件条件满足
C 电流环时间常数似处理条件条件满足
5214电流调节器实现
含定滤波反馈滤波模拟式PI调节器原理图图56示图中电流定电压电流负反馈电压调节器输出电力电子变换器控制电压运算放器取电阻电容值
→
→
→
述参数电流环达动态性指标满足设计求
522转速调节器设计
5221转速环简化
电流环简化视转速环中环节接入转速环电流环等效环节输入量应电流环转速环中应等效似条件
电流环等效环代电流环电流环样转速定滤波反馈滤波环节移环时定信号改成时间常数两惯性环节合起四成时间常数惯性环节中终转速环结构框图化简成图57示
实现转速静差负载扰动作点前必须积分环节应该包含转速调节器ASR中现扰动作点面已积分环节转速环开环传递函数应两积分环节应该设计成典型II型系统样系统时满足动态抗扰性求阶跃响应超调量较线性系统计算数实际系统中转速调节器饱非线性性质会信号调量降低见ASR应该采PI调节器传递函数
式中—转速调节器例系数
—转速调节器超前时间常数
样调速系统开环传递函数中考虑负载扰动时校正调速系统动态结构框图图58示
述结果需服似条件：
5222转速调节器参数计算
转速滤波时间常数根测速发电机波纹情况取
转速环时间常数时间常数似处理取
根系统设计求抗干扰性较原取ASR超前时间常数
转速开环增益
ASR例系数
5223检验似条件
转速环截止频率
1） 电流环传递函数简化条件满足条件
2） 转速环时间常数似处理条件满足条件
3） 转速超调量中时查表代入式满足求
5224转速调节器实现
含定滤波反馈滤波PI型转速调节器原理图图59示图中转速定电压转速负反馈电压调节器输出时电流调节器定电压运算放器取电阻电容值
→
→
→
第六章 系统调试
调速系统否保持运行良安装调试日常维护工作关系先 设计调速系统基调速方法介绍：
61系统安装检查
系统调试必须电控设备安装合格单机械部件检测环节安装正常转动部分灵活运转前提进行调试前应做准备工作设备安装线路连接作必检查
1）安装前消息检查电器柜电器元件运输受震损坏紧固件松动金属受潮锈蚀严重绝缘受潮等情况述情况应先进行修整情节柜灰尘杂物安装
2）晶闸设备应安装通风良方柜四周留定空余位便检修进线需应设置沟防止沟积水
3）电机轴中心线机械轴中心线应准安装否会整机组运转中产生震动轴承承受应力发热严重
4）设备外部接线严格接线图连接种电缆线排放做强弱电分开交直流分开增强抗干扰力种信号线反馈线穿铁隔离设备外围金属框架部分必须接点
5）检查电机电刷否接触良电机旋转方否正确
6）根电路图接线图认真检查元器件电路板位置外部接线否正确检查设备间连接线否误检查回路连线否正确连接线头应接触良接插件应接触紧密
7）接通电源前应绝缘受损受潮设备进行修复干燥处理然进行绝缘检查绝缘检查般根元器件工作耐压选合适兆欧表万表
8）开关控制手柄放规定位置
62系统调试
系统进行调试首先应掌握控制系统原理熟悉系统控制单元线路控制功解系统应满足项性指标调节器校正参数等调试前应准备需种测量仪器仪表调试程定序进行：
621调试序
1） 调整种控制电源电路板拆控制电源空载情况调整检查输出电压幅值
2） 先调试系统控制单元然进行系统调试
3） 先调试控制回路调试电路
4） 电路通电时先低压高压先接入电阻负载换接电动机
5） 先调试检验保护环节然投入运行
6） 双环系统调试应先调整环调整外环
7） 调试系统时电动机投入运行应先轻载重载先低速高速
8） 先调试检验系统静态性指标调试系统动态性指标
9） 先单运行调试逆调试
622控制单元调试
1） 调节器调试
设计采调节器均反馈型调节器直接调试首先放器组成例调节器示波器高频档观察输出否振荡调整放器外接消振电路参数消振荡
振荡消调节器进行调零调零时输入端接万表测量输出端调整零电位器相输入端接外接电阻值输出零
根调节器系统中需限幅值调整正负限幅电位器时输出达限幅值
2） 触发器
电路电源断开检查触发器步电压电源电压结案否正确电压幅值应满足求
示波器检查触发板输出脉波形否正确正确应先解决触发板电路问题
外加控制信号调整偏置电压值观察触发板输出脉否移相
示波器观察触发电路输出脉控制电压零调偏置电压确定脉相位
设计双脉触发应检查调整相双脉间隔
3） 调试控制单元
调试基方法：根控制单元工作原理分析输出——输入关系外加输入信号测量输出检查调试静动态工作特性满足系统求
623电路保护电路
1） 检查电路三相电源线相序否正确相序调换意两相进线
2） 掉控制单元电路外加控制电压触发电路调试触发电路电路脉移相控制
3） 负载实验时先电阻性负载代电动机
4） 调节控制电压观察电路电压波形否正常否时移相相波形称应检查三相电源称触发电路输出脉相位称应调整解决电路波形正常应查找原解决问题
5） 电流保护装置调试应该增加负载电路电流达规定动作值然检查调整电流继电器准确动作检验系统继电保护装置电流继电器动作时电路否正常跳闸
6） 电路带电阻负载工作切正常电阻负载掉换电动机电动机接励磁应先检查励磁回路否正常异常情况缓慢增加控制电压观察电路工作情况电动机系统机械运动部分否正常发现异常应时排障增控制电压电动机转速达额定值测量转速反馈电压调整达转速定值
624电流环调试
1） 检查调节器校正参数否设计值装入电流调节器单元电路板接入定电压接入电流反馈信号线
2） 电枢接入电路电动机空载加励磁先定电压调零合电源开关观察电枢回路应电压零电流零
3） 缓慢增加定观察电路电流波形否正常
4） 突加定信号观察电路电流波形适调整电流调节器参数电流环性指标满足求果电流升程击较振荡次数减电流调节器放系数果电流变化缓慢波形饱满适加电流调节器放系数
625速度环调试
1） 检查转速调节器校正参数否设计值装入转速调节器单元电路板
2） 接入转速定信号转速反馈信号线接入电动机励磁电动机空载
3） 缓慢增加转速定信号观察电动机先低速高速情况运转否正常突减转速定信号观察电动机停车程否正常
4） 加入转速定阶跃信号长余辉满扫描示波器观察转速反馈端信号波形电动机启动转速渡程调整转速器参数转速国度程满足动态性求
5） 电流环转速环调试正常电动机带负载先低速高速突加定启动系统带负载进行调试示波器时观察启动程电流转速波形复核调整关参数满足性指标调速范围低速高速情况突加负载突减负载观察系统负载扰动作电流转速抗扰调节程调整关参数满足性指标
626逆运行调试
逆控制电路单元调试方法：熟悉电路工作原理输入输出关系送入逆输入信号检测输出信号适调整参数满足求
逆系统调试应述单方调试均正常进行
1） 先低速高速先空载负载作系统反启动方停车实验
2） 逆系统逆运行线路连接完整定零合电路电源开关观察电路中电压电流根逆系统类型观察环流环流
3） 突加定作正启动运行观察启动程稳定运行时电压电流情况观察电路中晶闸桥工作状态改变定电压系统速度观察电压电流否正常
4） 突变定正运行直接进入反运行观察系统部分工作状态示波器观察电压电流转速渡波形注意电路整流逆变两种状态转换程反复正正反反切换运行状态观察系统渡程否符合理分析情
第七章 心体会
终做完次运动控制系统课程设计然历中间挫折通次学发现足知识理解实践力理联系实际力急需提高未学工作重
开始做课程设计时真知手前直准备考研点力心硬着头皮开始做深感触做件事情首先方面知识系统化然头脑里理清思路里开始样步步做样结束然计划步步认真做样天做东西接目标成感促着认真做完
次设计运动控制系统新认识更深解基掌握双闭环直流电机调速系统设计次设计锻炼方面设计程熟悉外团队进步提高作图编辑种信息查阅分析提高计算力WORD文档等方面进步解
时次团队合作队员间互相配合更加深刻理解家起工作起讨起解决问题效果更佳
中nan学
参考文献
[1] 陈伯时电力拖动动控制系统(第4版)[M]机械工业出版社2010
[2] 欧阳昌华刘建良动控制系统实验指导书[M]中南学出版社2003
[3] 彭鸿电机原理拖动[M]机械工业出版社2007
[4] 胡寿松动控制原理(第五版)[M]科学出版社2001
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二十四寸圆盘拉伸机直流调速系统设计
学 院：
班 级：
学 号：
姓 名：
指导老师：
日 期：
前言
运动控制系统普通高等工科学校动化专业控制相关专业课程次运动控制系统工程基础课程设计学完运动控制系统门课程重性实践性教学环节通理知识运实践加深门课程理解掌握精髓通实践巩固理知识实现理实践完美结合解决实际问题坚实基础时加强实践意识培养迅速理知识运实践力
运动控制系统理课程中学闭环控制直流调速系统双闭环直流调速调节器工程设计直流调速系统数字控制逆直流调速系统闭环控制异步电机变压调速系统笼型异步电机变频变压调速系统等方面知识通该课程设计进步学知识掌握解电机调速控制系统基原理设计方法培养独立分析问题解决问题力工业动化中相关常识解时工业动化种绘图工具进行深层次掌握训练作名控制工程师方面综合力工作岗位奠定扎实基础
众周知直流电机现代工业中种重电机．作电动机作发电机外特殊途直流电动机具良起制动性宜范围滑调速许需调速快速正反电力拖动领域中广泛应年电力电子变换器中晶闸控器件已基功率开关器件取代变换技术相位控制转变成脉宽调制（PWM）交流调拖动系统正逐步取代直流拖动系统然直流拖动控制毕竟理实践较成熟国早期许工业生产机械采直流拖动控制系统工业生产中占相重短时间完全交流拖动系统取代
目录
第章 设计概述 1
11 设计目 1
12 设计容 1
13 课题设计求 1
第二章 调速方案选择 3
21 直流调速般原理 3
22 开环直流调速系统 4
23 转速负反馈直流调速系统 5
24 带电流截止负反馈直流调速系统 7
25 双闭环直流调速系统 8
第三章 调速系统回路设计 11
31回路电气原理图 11
32电路电压电流保护 12
33回路参数计算 12
331确定变压器参数变压器消三次谐波采接法 12
332控硅元件参数选择： 13
333波电感器参数计算： 13
334电动机电枢电感计算 14
335变压器漏电感计算 14
336快速熔断器选择 14
41逻辑环流系统 15
42逻辑装置组成分析： 18
43功模块实现 18
431速度调节器 18
第五章 双闭环调速系统常规工程设计 27
51调速系统静态计算 27
511系统静态结构图 27
512系统静态特性 29
52调速系统动态计算 29
521电流调节器设计 30
522转速调节器设计 33
第六章 系统调试 36
61系统安装检查 36
62系统调试 36
621调试序 36
622控制单元调试 37
623电路保护电路 37
624电流环调试 38
625速度环调试 38
626逆运行调试 39
第七章 心体会 39
参考文献 40
第章 设计概述
11 设计目
运动控制系统动化专业干专业课具强系统性实践性工程背景运动控制系统课程设计目培养学生综合运运动控制系统知识理分析解决运动控制系统设计问题学生建立正确设计思想掌握工程设计般程序规范方法提高学生调查研究查阅文献正确技术资料标准手册等工具书力理解分析制定设计方案力设计计算绘图力实验研究系统调试力编写设计说明书力
12 设计容
（1）根工艺求证分析设计电路控制电路方案绘出该系统原理图（2号图纸）
（2）设计组成该系统单元分析说明
（3）选择电路设备计算参数（含整流变压器容量S电抗器电感量L晶闸电流电压定额快熔容量等）说明保护元件作（必须电流电压保护）
（4）设计电流环转速环（张力环）确定ASRACR（张力调节器ZL）结构计算参数
（5）结合实验述该系统设计正确性
13 课题设计求
二十四寸圆盘拉伸机直流调速系统设计
二十四寸圆盘拉伸机加工种型号铜铝毛细专生产机械放线机模具拉伸机夹钳臂剪线钳轮收线机等组成拉伸机机械系统体轮廓中放线机拉伸机收线机分三台直流电机驱动轮夹钳臂剪线钳气动阀控制
（） 生产程电气控制系统求
1生产程：
收放线筐复位
高速拉伸
延时剪断头
轮拉紧
模座升位
拉收放机合闸
拉伸机定位
停机准备生循环拉伸毛细径08~12mm
完毕轮松
放线机圆盘径412MM铜头入夹钳臂
低速拉伸
夹钳臂夹紧
夹钳臂开准模具口
2电气控制系统求
（1） 拉伸机定位准确系统制动性
（2） 拉收放电机线速度严格保持协调动踪拉伸机速度系统快速性
（3） 轮紧拉伸机圆盘剪线钳剪断线头保证利拉伸
（4） 具完善连锁保护功
（5） 动手动切换功
（二） 设计求设计圆盘拉伸机控制系统
技术指标：稳态静差电流超调量空载启动额定转速时转速超调量
（三） 直流电动机参数
40Kw440v104A1000r min 05Ω电枢回路总电阻R05Ω电流载倍数λ18775
第二章 调速方案选择
进行调速方案选择前先简介绍直流调速般原理
21 直流调速般原理
理想化直流电动机直流电动机转速方程表示：
式中n——转速（rmin）
U——电枢电压（V）
I——电枢电流（A）
R——电枢回路总电阻（）
——励磁磁通（Wb）
——电机结构决定电动势常数
式中常数电流I负载决定调节电动机转速三种方法：
1） 调节电枢供电电压U
2） 减弱励磁磁通
3） 改变电枢回路电阻R
求定范围级滑调速系统说调节电枢供电电压方式改变电阻实现级调速减弱磁通然够滑调速调速范围配合调压方案基速（额定转速）范围弱磁升速动控制直流调速系统变压调速介绍直流调速系统中较常开环控制转速负反馈控制转速电流双闭环控制等控制方法
22 开环直流调速系统
开环直流调速系统原理图图221：
图221晶闸——电动机调速系统(V——M系统)原理图
图221中VT晶闸控整流器通调节触发装置GT控制电压Uc移动触发脉相位改变整流电压Ud实现滑调速
里晶闸控整流器移相控制关键锯齿波步移相触发电路第三章介绍整流原理三相桥式全控整流基原理见图222通改变触发角改变Ud进行调速
图222三相桥式全控整流电路
开环直流调速系统控制电路简单利实验室实现实现定范围级调速果负载生产工艺运行时静差率求高样开环调速系统满住求
然开环直流调速系统没控制结果反馈控制精度高需调速生产机械静差率定求场合满住求例龙门刨床毛坯表面粗糙加工时负载常波动保证工件加工精度加工表面洁净度加工程中速度必须基稳定说静差率太时开环直流调速系统
23 转速负反馈直流调速系统
提高直流调速系统动静态性指标通常采闭环控制系统(包括单闭环系统闭环系统)调速指标求高场合采单闭环系统调速指标较高采闭环系统反馈方式分转速反馈电流反馈电压反馈等单闭环系统中转速单闭环较
转速单闭环系统原理图图231：
图231转速单闭环系统原理图
图232转速单闭环系统结构框图
见转速单闭环系统实际开环直流调速系统闭环化转速单闭环系统反映转速变化电压信号作反馈信号检测转化定信号相较放移相控制电压UCt作控制整流桥触发电路触发脉功放加晶闸门极阴极间改变三相全控整流输出电压构成速度负反馈闭环系统电机转速定电压变化电机高转速速度调节器输出限幅决定速度调节器采P（例）调节阶跃输入稳态误差想消述误差需调节器换成PI(例积分)调节时定恒定时闭环系统速度变化起抑制作电机负载电源电压波动时电机转速稳定定范围变化
开换系统相转速单闭环直流调速系统性更稳定根转速单闭环系统原理图作分析：
转速负反馈闭环直流调速系统静特性方程式
nKp*Ks*U1Ce(1+K)Id*RCe(1+K)
式中：Kp—放器电压放系数
Ks—电力电子变换器电压放系数
α—转速反馈系数
U1—定电压
设K Kp* Ks*α Ce
闭环系统转速降
ΔNclR*Id(Ce(1+K))
闭环系统静差率
SclΔNclNn
调速范围
DclNn*s( ΔNcl*(1s))
见适调节KpKs系统特性更硬调速范围更宽
24 带电流截止负反馈直流调速系统
直流电动机全电压起动时果没限流措施会产生击电流仅电动机换利载力低电力电子器件说更允许采转速负反馈闭环调速系统突然加定电压时惯性转速立建立起反馈电压零相偏差电压△Un Un*差稳态工作值1+K倍时放器变换器惯性电枢电压Ud子达高值电动机说相全压起动然允许
外生产机械电动机会遇堵转情况例障机械轴卡住挖土机运行时碰坚硬石块等等闭环系统静特性硬限流环节硬干电流远远超允许值果流继电器熔断器保护载跳闸会正常工作带便
解决反馈闭环调速系统起动堵转时电流问题引入电流截止负反馈简称截流反馈保持电流基变超允许值
带电流截止负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图图241示
图241 环直流调速系统稳态结构框图
种电流负反馈作应起动堵转时存正常运行时取消电流着负载增减静特性分两段时电流截止负反馈环节起作静特性转速负反馈系统相引入电流截止负反馈静特性变：
25 双闭环直流调速系统
采转速负反馈PI调节器单闭环直流调速系统保证系统稳定前提实现转速静差果系统动态性求较高例龙门刨床逆轧钢机等求快速起制动突加负载动态速降场合量缩短起制动程时间提高生产率重素时单闭环系统难满足需单闭环系统心欲控制电流转矩动态程产生通转速电流双闭环控制电流转矩双闭环控制直流调速系统
单闭环直流调速系统中电流截止负反馈环节专门控制电流超界电流值强烈负反馈作限制电流击理想控制电流动态波形带电流截止负反馈单闭环直流调速系统起动电流转速波形图251示
图251单闭环直流调速系统起动电流转速波形图
起动电流突破Idcr受电流负反馈作电流升高点某值Idm降低电机电磁转矩减加速程必然拖长
电机允许电流转矩受限制条件应该充分利电机载力渡程中始终保持电流转矩允许值电力拖动系统加速度起动达稳态转速时立电流降转矩马负载相衡转入稳态运行样理想起动程波形示图252：
图252系统理想起动程波形
时起动电流呈方形波转速线性增长电流转矩)受限制时调速系统获快起动程
实现转速电流两种负反馈分起作系统中设置两调节器分调节转速电流分引入转速负反馈电流负反馈二者间实行嵌套（称串级)联接图示253
图253 转速电流双闭环直流调速系统
ASR——转速调节器 ACR——电流调节器 TG——测速发电机
TA——电流互感器 UPE——电力电子变换器
转速调节器输出作电流调节器输入电流调节器输出控制电力电子变换器UPE闭环结构电流环里面称作环转速环外边称作外环形成转速电流双闭环调速系统分双闭环调速系统静态特性动态特性抗扰性进行分析
分析静特性参考系统稳态结构框图：
图254 双闭环调速系统稳态结构图
——转速反馈系数 ——电流反馈系数
正常运行时电流调节器会达饱静特性说转速调节器饱饱两种情况①转速调节器饱：CA段静特性理想空载状态0直延续般额定电流静特性运行段②转速调节器ASR饱：时ASR输出达限幅值转速外环呈开环状态转速变化系统产生影响双闭环系统变成电流静差单闭环调节系统静特性图255：
图255 单闭环调节系统静特性图
分析动态特性抗扰性参考双闭环直流调速系统动态结构图图：
图256 双闭环直流调速系统动态结构框图
双闭环直流调速系统起动程三特点：
（1）饱非线性控制：根ASR饱饱整系统处完全两种状态：ASR饱时转速环开环系统表现恒值电流调节单闭环系统ASR饱时转速环闭环整系统静差调速系统电流环表现电流动系统
（2） 转速超调：ASR采饱非线性控制起动程结束进入转速调节阶段必须转速超调 ASR 输入偏差电压 △Un 负值ASR退出饱样采PI调节器双闭环调速系统转速响应必然超调
（3） 准时间优控制：起动程中阶段第II阶段恒流升速特征电流保持恒定般选择电动机允许电流便充分发挥电动机载力起动程快阶段属限制条件短时间控制整起动程作准时间优控制
调速系统重动态性抗扰性负载扰动抗电网电压扰动性负载扰动动态结构图中出负载扰动作电流环转速调节器ASR产生抗负载扰动作设计ASR时应求较抗扰性指标电网电压扰动双闭环系统中增设电流环电压波动通电流反馈较时调节必等影响转速反馈回抗扰性改善
分析出该系统具良动态性静态特性双闭环直流调速系统佳选择
第三章 调速系统回路设计
31回路电气原理图
图31示回路形式：采三相桥式反联
32电路电压电流保护
电流保护根需选取种：
1） 交流进线回路串接电抗器采漏抗较变压器限制晶闸击穿造成交流侧短路时产生障电流
2） 交流侧设置电流检测装置出现电流时触发脉移逆变角外抑制载电流
3） 调节系统中电流调节器限制电流作
4） 直流侧设置直流快速开关
电压产生晶闸变流回路中变流变压器通断感性负载开断晶闸换相快速熔断器断开程中晶闸交流回路中通常采电压保护形式图图32
D—变压器静电屏蔽 C—静电感应抑制电容 RC1—交流整流式抑制回路
RC2—交流阻容抑制回路 RC3—换相电压抑制回路 RC4—直流阻容抑制回路
RV1RV2—交直流侧压敏电阻抑制回路 QM—交流侧断路器
QF—直流侧断路器 FU—快速熔断器
图中接交流装置交流侧保护回路：
1） 交流侧阻容式保护电路 2）整流保护回路
3） 交流侧压敏电阻保护回路 4）静电感应电压保护回路
5） 换相电压阻容保护回路
第123项抑制断开交流器交流进线电压时产生阶跃尖峰电压第4项抑制变压器寄生电容存变压器接通瞬间产生电压第5项接晶闸阳极阴极间抑制器件换相晶闸回复阻断时变压器漏抗引起换相压降
直流回路中抑制回路电感储释放产生直流侧电压通常阻容回路压敏电阻抑制
33回路参数计算
331确定变压器参数变压器消三次谐波采接法
1）变压器副方参数计算：
相电压：
相电流：
2）变压器变：
3）变压器原方参数相电压：相电流：
4）变压器视功率
副方视功率：
原方视功率：
均视功率：
取
332控硅元件参数选择：
额定电压：
额定电流：
晶闸型号规格选KP300
333波电感器参数计算：
1） 限制输出电流脉动角度设计电抗器电感值
查表三相桥式电路：电流脉动系数知交流基波幅值
带入面参数
2） 维持输出电流连续角度设计电抗器电感值
电流连续负载电流三相桥式电路界电感计算系数
电流连续负载电流5A取
334电动机电枢电感计算
直流电动机电枢电感
式中电动机极数已知补偿绕组电动机系数选代入式
335变压器漏电感计算
式中变压器阻抗电压百分值1000KVA变压器三相桥式电路知代入参数
336快速熔断器选择
三相全控桥式电路熔断器相接臂接接整流装置直流侧三种方式熔断器相接时防止晶闸损坏直流侧障引起断路损坏通障电流时晶闸保护效果差中容量装置熔断器接直流侧时负荷侧电流短路起保护作晶闸身造成短路起保护作功率装置通常选臂接熔断器额定电压额定电流方法选取：
应电器正常工作时电压效值留适裕量式中—交流变压器二次电压效值
应负载计算出工作周期负载电流效值选取—电流计算系数三相桥—负载电流效值
第四章 调速系统功模块电路选择
调速系统控制电路采两组晶闸整流装置供电逆控制线路
41逻辑环流系统
逻辑环流系统指电动机运行程中两组反联连接交流器知完全没环流逆系统根电动机需电枢电流极性通逻辑单元选择某组变流器工作图41示种带模拟开关逻辑环流系统
系统正确工作时负ASR输出正中路送逻辑装置转矩极性鉴器切换逻辑装置AL电路模拟开关触点闭合路径输入电流调节器ACR电流调节器输出负正组脉前移电动机正转
交流器切换电动机转矩极性需反时进行切换序：
1） 改变定电压极性正负荷力矩变化引起电动机转矩变化ASR输出变负通电流调节器工作组工作逆变状态
2） 逻辑装置AC接受转矩变化命令
3） 工作组电流降零逻辑装置零电流检测器确认电流实际值零断开触点
4） 正脉封锁
5） 段时间触点接通反组触发脉时速度调节器输出通反号器送电流调节器反组变流器工作逆变状态电动机进行生制动
保证系统正常工作应量缩短切换时间切换时间中电流换相死区占成分般死区时间10ms会调节器系统品质影响20~30ms调节器系统动态品质稍影响反死区超出30ms数时会调节系统动态品质影响
逻辑环流系统两组变流器工作状态切换时应保证发生换相失败两组变流器时刻时工作确保系统正常工作应注意点：
1） 电流实际值零检测关断等时间
确认电流真正零切工作组触发脉果电流处流通状态工作变流器处逆变工作状态时切工作组触发脉会引起环流失败零电流检测单元般交流侧电流互感器半导体较器组成电流连续情况电流瞬时脉动电流值低检测电零电流检测器会脉动周期动作果动作导致立切触发脉晶闸固关断时间换相电抗受影响滞关断引起环流失败图42（a）示
零电流检测器动作必须段延时关断导通晶闸图42（b）示段时间成关断时间电源频率电压回路电感控制角等素决定控制角变化变化图42（c）示控制角时关断时间关断应控制角整定等时间（般3~5ms）外出转矩反指令时应触发脉移控制角（）已迅速实现关断电流定值保持零附切换时图42（d）继续流断续电流开始切换关断需时间延长利
2）触发等时间
工作组触发脉封锁原导通晶闸马投入工作否会产生两组变流器时导通造成电源短路障图43（a）示逻辑装置工作组发出封锁脉信号知道工作组出解脉封锁信号间段延时称触发等时间图43（c）示
3）电流调节器拉信号
工作组刚刚开始开放时避免时整流电压电动机反电动势相加造成电流击应带工作组投入工作时处逆变状态需工作脉封锁动作组未开放段时间电流调节器输入拉信号触发装置移相器处位置工作组脉封锁解信号取消调节系统作触发脉点工作点位移电枢电流逐步建立电动机减速反启动直稳定新工作点
42逻辑装置组成分析：
系统工作状态取决逻辑装置逻辑装置四部分组成：电检测（包括转矩极性零电流检测）逻辑判断延时电路逻辑保护逻辑装置求：
1）情况两组控硅绝允许时加触发脉组工作时组触发脉封锁
2）逻辑切换装置满足逻辑换条件时进行逻辑切换
速度调节放弃输出作转矩（电流）极性鉴信号信号负变正时允许封锁正组开放反组反允许封锁反组开放反组转矩极性鉴信号改变极性逻辑切换必条件实际工作电流衰减零时允许封锁原正运行组控硅开放组控硅零电流检测器发出零电流信号逻辑切换充分条件
3）发出逻辑切换指令关断等延时时间封锁原导通组脉
面系统部分组成工作原理进行较详细分析
43功模块实现
431速度调节器
速度调节器运算放器输入反馈环节二极限幅环节组成定反馈两输入量进行加法减法例积分微分等运算原理图44示：
图44 速度调节器
图中123端信号输入端二极VD1VD2起运放输入限幅保护运放作二极VD3VD4电位器RP1RP2组成正负限幅调限幅电路C1R3组成微分反馈校正环节助抑制振荡减少超调R7C5组成速度环串联校正环节改变R7阻值改变系统放倍数改变C5电容值改变系统响应时间RP3调零电位器
432电流调节器
电流调节器运算放器限幅电路互补输出输入阻抗网络反馈阻抗网络等环节组成工作原理基速度调节器相原理图图45示
图45 电流调节器
电流调节器速度调节器相增加输入端中3端接推β信号电路输出流时电流反馈流保护3端输出推β信号（高电）信号击穿稳压正电压信号输入运放反输入端调节器输出电压降α角180度方移动晶闸整流区移逆变区降低输出电压保护电路57端接逻辑控制器相应输出端高电输入时击穿稳压三极V4V5导通相应输入信号短接逻辑环流实验中46端输入端输入值正相反果两路输入效话两值正抵消零时需通57端电压输入控制时刻路信号输入起作路信号接起作
433锯齿波步移相触发电路
图46 锯齿波步移相触发电路
锯齿波步移相触发电路步检测锯齿波形成移相控制脉形成脉放等环节组成V3VD1VD2C1等元件组成步检测环节作利步电压UT控制锯齿波产生时刻锯齿波宽度V1V2等元件组成恒流源电路V3截止时恒流源C2充电形成锯齿波V3导通时电容C2通R4V3放电调节电位器RP1调节恒流源电流改变锯齿波斜率控制电压Uct偏移电压Ub锯齿波电压V5基极综合叠加构成移相控制环节RP2RP3分调节控制电压Uct偏移电压UbV6V7构成脉形成放环节C5强触发电容改善脉前脉变压器输出触发脉
434电流反馈流保护
图47 电流反馈流保护原理图
单元两功检测电源输出电流反馈信号二电源输出电流超某设定值时发出流信号切断电源
TA1TA2TA3电流互感器输出端电压高低反映三相电路输出电流面板三园孔均观测孔需外部进行接线DJK04挂件十芯电源线插座相连接TA1TA2TA3屏电流互感器输出端相连开挂件电源开关流保护处工作状态
(1)电流反馈流保护输入端TA1TA2TA3电流互感器输出端反映负载电流电压信号三相桥式整流电路整流加RP1RP2R1R2VD7组成3条支路中
①R2VD7联R1串联中点取零电流检测信号1脚输出供零电检测电流反馈电压较低时候1端输出R1R2分压VD7截止电流反馈电压升高时候1端输出着升高输出电压接接06V左右时VD7导通输出始终保持06V左右
②RP1滑动抽头端输出作电流反馈信号2端输出电流反馈系数RP1进行调节
③RP2滑动触头流保护电路相连调节RP2调节流动作电流
(2)电路开始工作时电容C2存V3先V2导通V3集电极低电位V4截止时通R4VD8V2基极电位拉低保证V2直处截止状态
(3)电路电流超某数值RP2取流电压信号超稳压V1稳压值击穿稳压三极V2导通V3截止V4导通继电器K动作控制屏继电器掉电切断电源挂件面板声光报警器发出告警信号提醒操作者实验装置已流跳闸调节RP2抽头位置电流报警值
(4)流时V3导通变截止集电极产生高电信号3端输出作推β信号供电流调节器
(5)SB解流记忆复位钮流障排须SB解记忆恢复正常工作流动作电源通SBR4VD8C2维持V2导通V3截止V4导通继电器保持吸合持续告警SBV2基极失电进入截止状态V3导通V4截止电路恢复正常
435转速变换
转速变换转速反馈调速系统中反映转速变化转速成正电压信号变换成适控制单元电压信号
图48 速度变换图
时电压输出端接转速变换输入端12输入电压R1RP1分压调节电位器RP1改变转速反馈系数
定
图49 电压定原理图
电压定两电位器RP1RP2两钮子开关S1S2组成S1正负极性切换开关输出正负电压分RP1RP2调节输出电压范围0～士l5VS2输出控制开关运行侧允许电压输出停止侧输出零
步骤拨动S1S2获信号：
(1)S2运行侧S1正定侧调节RP1定输出定正电压拨动S2停止侧时获正电压突跳0V阶跃信号拨动S2运行侧时获0V突跳正电压阶跃信号
(2)S2运行侧S1负定侧调节RP2定输出定负电压拨动S2停止侧时获负电压突跳0V阶跃信号拨动S2运行侧时获0V突跳负电压阶跃信号
(3)S2运行侧拨动S1分调节RP1RP2输出定正负电压S1正定侧负定侧正电压负电压跳变S1负定侧正定侧负电压正电压跳变
元件RP1RP2S1S2均安装挂件面板方便操作外3位半直流数字电压表指示输出电压值注意允许长时间输出端接特输出电压较高时候会RP1RP2损坏
436零速封锁器
零速封锁器原理图：
图410 零速封锁器原理图
零速封锁器两具山型继电器特性电检测器逻辑门延时环节组成原理图410
零速封锁器作：定电压速度反馈电压均零时（调速系统停车状态）封锁电压调节器输出保证电机会低速爬行者系统零速时出现振荡
两山型电检测器分定速度反馈信号进行检测输入信号正值时通二极VD1VD3分进入运放反输入端输入信号负值时通VD2VD4进入运放正相输入端输入信号绝值某值时（03V左右）时运放输出始终负值通二极VD9VD10钳位07V作0 信号输入信号绝值某整定值时（02V左右）运放输出正电压作1信号图411示山型继电特性
图411 零速封锁器山型继电特性
电检测输入电压03V时输出低电0电检测输入电压02V时输出高电1两电检测器输出门非门V2基极低电V2导通零速封锁器输出约15V电压加电压调节器反馈环节场效应栅极关断电压调节器开放工作出现障时电检测器输出低电1V2基极低电V2截止零速封锁器输出0V电压加电压调节器反馈环节场效应栅极导通调节器反馈环节短路输出0
电容C3电阻R25起延时作门输出低电跳变高电时该电电位正电源C3R25充电电位逐渐升高避免低速运行换程中引起误封锁
面板装S1开关开关拨封锁时零速封锁器处工作状态S1开关拨解时零速封锁器处关闭状态
437转矩极性鉴(DPT)
转矩极性鉴电检测器检测控制系统中转矩极性变化较器组成模数转换器控制系统中连续变化电信号转换成逻辑运算需01电信号原理图图G示转矩极性鉴器输入输出特性图H示具继电特性
调节运放相输入端电位器RP1改变继电特性相零点位置继电特性回环宽度
Uk Usr2Usr1 K1(Uscm2Uscm1)
式中K1正反馈系数K1越正反馈越强回环宽度越Usr2Usr1分输出正翻转负负翻转正需输入电压 Uscm1Uscm2分反正输出电压逻辑控制系统中电检测环宽般取02～06V环宽时提高系统抗干扰力环太宽时会系统动作迟钝
图412 转矩极性鉴原理图 图413 转矩极性鉴器输入输出特性
零电检测(DPZ)
零电检测器电检测器工作原理转矩极性鉴器相控制系统中进行零电流检测输出电路电流接零时电检测器检测电流反馈电压值接零输出高电原理图输入输出特性分图414图415示
图414 零电检测器原理 图415 零电检测器输入输出特性
逻辑控制(DLC)
逻辑控制逻辑环流逆直流调速系统作转矩极性回路零电信号进
行逻辑运算切换加正桥反桥晶闸整流装置触发脉实现系统环流运行原理图图416示逻辑判断电路延时电路逻辑保护电路推b电路功放电路等环节组成
图416 逻辑控制器原理图
(1)逻辑判断环节
逻辑判断环节务根转矩极性鉴零电检测输出UMUI状态正确判断晶闸触发脉否需进行切换(UM否变换状态决定)切换条件否具备(UI 否0变1决定)UM变号零电检测电路电流零(UI 1)时逻辑判断电路立翻转时应保证时刻逻辑判断电路输出UZUF状态必须相反
(2)延时环节
正反两组整流装置安全切换工作必须逻辑环流系统中逻辑判断电路发出切换指令UZUF 关断等时间t1（约3ms）触发等时间t2(约lOms)执行切换指令设置相应延时电路延时电路中VD1VD2C1C2起t1延时作VD3VD4C3C4起t2延时作
(3)逻辑保护环节
逻辑保护环节称保护环节逻辑电路发生障时UZUF输出时1状态逻辑控制器两输出端UlfUlr全0状态造成两组整流装置时开放引起短路环流事加入逻辑保护环节UZUF全1状态时逻辑保护环节输出A点电位变0UlfUlr 高电两组触发脉时封锁避免产生短路环流事
(4)推β环节
正反桥切换时逻辑控制器中G8输出1状态信号信号送入调节器输入端作脉移推β信号避免切换时电流击
(5)功放电路
非门输出功率限推动UlfUlr增加V3V4组成功率放级
第五章 双闭环调速系统常规工程设计
51调速系统静态计算
511系统静态结构图
圆盘拉伸机采双闭环直流调速系统系统静态结构图见图
1）电流反馈系数计算
设：①速度调节器限幅值
②电动机启动制动电流208A
电流调节器定电压速度调节器限幅值应电流（电机运行时出现电流）电流反馈系数：
2）速度反馈系数计算
设：①定电压15V电动机运行额定转速
②系统采调压调速系统高转速速度反馈系数：
3）电动机电势系数
设：电动机磁通运行程中保持变电动机电势系数：
式中：电动机电枢电阻已知
4）回路等值电阻R计算
电动机回路等值电路图52：
图中：E—电动机反电动势
—整流电路瞬时值
L—电路总电感
R—电路等效电阻
—整流装置阻包括整流器部电阻整流器件正压降应电阻整流变压器漏抗换相压降相应电阻：
—电动机电枢电阻
—波电抗器电阻
已知
5）控整流装置放系数计算
三相桥式反联系统采工作制防止逆变失败角限制应时电流调节器处限幅值设LT限幅值LT限幅值时整流装置输出电压整流装置放系数：
倍
6）速度调节器放系数电流调节器放系数
速度调节器电流调节器均采PI调节器须进行动态校正时确定
512系统静态特性
速度调节器电流调节器均采纯例调节器时系统静态结构图系统静态方程：
式中
速度调节器采PI调节器时积分作做静差
52调速系统动态计算
双闭环系统般设计方法：环开始逐步扩外环环环进行设计系统环电流环外环速度环先电流入手首先设计电流环然电流环成转速调节中环节设计速度环
双闭环调速系统实际动态结构框图图53示系统增加滤波环节包括电流滤波转速滤波两定信号滤波环节电流检测信号中常含交流分量影响调节器输入需低通滤波样滤波环节传递函数节惯性环节表示滤波时间常数求选定滤电流检测信号准然抑制交流分量时滤波环节延迟反馈信号作衡延迟作定信号通道加入等时间常数惯性环节称作定滤波环节意义定信号反馈信号相延时二者时间恰配合带设计方便
测速发电机转速反馈电压含换相波纹需滤波滤波时间常数表示根电流环样道理转速定通道加入时间常数定滤波环节
521电流调节器设计
5211电流环结构框图简化
图53点画线框电流环中反电动势电流反馈作相互交叉设计工作带麻烦实际反电动势转速成正代表转速电流环影响般情况系统电磁时间常数远电机时间常数转速变化电流变化慢电流环说反电动势变化较慢扰动电流瞬变程中认反电动势基变样动态性设计电流环时暂考虑反电动势变化影响说暂反电动势作掉外般做惯性群似做惯性环节时间常数
电流环结构图化简图54
述结果假定条件：
1） 电力电子变换器纯滞似处理：
2） 忽略反电动势变化电流环动态影响：
3） 电流环惯性群似处理：
5212电流调节器结构选择
首先考虑应电流环校正成类典型系统稳态求希电流环静差理想堵转特性采I系统动态求实际系统允许电枢电流突加控制作时太超调保证电流动态程中超允许值电网电压波动时抗干扰次素电流环应性应选典型I型系统
简化电流环动态结构图知电流环控制象双惯性型校正成典型I型系统显然应采PI型电流调节器传递函数
式中—电流调节器例系数
—电流调节器超前时间常数
调节器零点控制象时间常数极点消选择电流环动态构图变成图55示典型形式中
5213电流调节器参数计算
1）计算电流调节器参数
整流装置滞时间常数查表三相桥式电路均失控时间
电流滤波时间常数三相桥式电路波头时间33ms基滤波头应取
电流环时间常数时间常数似处理取
电枢回路电磁时间常数
电力拖动系统机电时间常数
电流调节器超前时间常数：
根系统设计求电流超调量查表选
ACR例系数
2） 校验似条件
电流环截止频率：
A 晶闸整流装置传递函数似条件条件满足
B 忽略反电动势变化电流环动态影响条件条件满足
C 电流环时间常数似处理条件条件满足
5214电流调节器实现
含定滤波反馈滤波模拟式PI调节器原理图图56示图中电流定电压电流负反馈电压调节器输出电力电子变换器控制电压运算放器取电阻电容值
→
→
→
述参数电流环达动态性指标满足设计求
522转速调节器设计
5221转速环简化
电流环简化视转速环中环节接入转速环电流环等效环节输入量应电流环转速环中应等效似条件
电流环等效环代电流环电流环样转速定滤波反馈滤波环节移环时定信号改成时间常数两惯性环节合起四成时间常数惯性环节中终转速环结构框图化简成图57示
实现转速静差负载扰动作点前必须积分环节应该包含转速调节器ASR中现扰动作点面已积分环节转速环开环传递函数应两积分环节应该设计成典型II型系统样系统时满足动态抗扰性求阶跃响应超调量较线性系统计算数实际系统中转速调节器饱非线性性质会信号调量降低见ASR应该采PI调节器传递函数
式中—转速调节器例系数
—转速调节器超前时间常数
样调速系统开环传递函数中考虑负载扰动时校正调速系统动态结构框图图58示
述结果需服似条件：
5222转速调节器参数计算
转速滤波时间常数根测速发电机波纹情况取
转速环时间常数时间常数似处理取
根系统设计求抗干扰性较原取ASR超前时间常数
转速开环增益
ASR例系数
5223检验似条件
转速环截止频率
1） 电流环传递函数简化条件满足条件
2） 转速环时间常数似处理条件满足条件
3） 转速超调量中时查表代入式满足求
5224转速调节器实现
含定滤波反馈滤波PI型转速调节器原理图图59示图中转速定电压转速负反馈电压调节器输出时电流调节器定电压运算放器取电阻电容值
→
→
→
第六章 系统调试
调速系统否保持运行良安装调试日常维护工作关系先 设计调速系统基调速方法介绍：
61系统安装检查
系统调试必须电控设备安装合格单机械部件检测环节安装正常转动部分灵活运转前提进行调试前应做准备工作设备安装线路连接作必检查
1）安装前消息检查电器柜电器元件运输受震损坏紧固件松动金属受潮锈蚀严重绝缘受潮等情况述情况应先进行修整情节柜灰尘杂物安装
2）晶闸设备应安装通风良方柜四周留定空余位便检修进线需应设置沟防止沟积水
3）电机轴中心线机械轴中心线应准安装否会整机组运转中产生震动轴承承受应力发热严重
4）设备外部接线严格接线图连接种电缆线排放做强弱电分开交直流分开增强抗干扰力种信号线反馈线穿铁隔离设备外围金属框架部分必须接点
5）检查电机电刷否接触良电机旋转方否正确
6）根电路图接线图认真检查元器件电路板位置外部接线否正确检查设备间连接线否误检查回路连线否正确连接线头应接触良接插件应接触紧密
7）接通电源前应绝缘受损受潮设备进行修复干燥处理然进行绝缘检查绝缘检查般根元器件工作耐压选合适兆欧表万表
8）开关控制手柄放规定位置
62系统调试
系统进行调试首先应掌握控制系统原理熟悉系统控制单元线路控制功解系统应满足项性指标调节器校正参数等调试前应准备需种测量仪器仪表调试程定序进行：
621调试序
1） 调整种控制电源电路板拆控制电源空载情况调整检查输出电压幅值
2） 先调试系统控制单元然进行系统调试
3） 先调试控制回路调试电路
4） 电路通电时先低压高压先接入电阻负载换接电动机
5） 先调试检验保护环节然投入运行
6） 双环系统调试应先调整环调整外环
7） 调试系统时电动机投入运行应先轻载重载先低速高速
8） 先调试检验系统静态性指标调试系统动态性指标
9） 先单运行调试逆调试
622控制单元调试
1） 调节器调试
设计采调节器均反馈型调节器直接调试首先放器组成例调节器示波器高频档观察输出否振荡调整放器外接消振电路参数消振荡
振荡消调节器进行调零调零时输入端接万表测量输出端调整零电位器相输入端接外接电阻值输出零
根调节器系统中需限幅值调整正负限幅电位器时输出达限幅值
2） 触发器
电路电源断开检查触发器步电压电源电压结案否正确电压幅值应满足求
示波器检查触发板输出脉波形否正确正确应先解决触发板电路问题
外加控制信号调整偏置电压值观察触发板输出脉否移相
示波器观察触发电路输出脉控制电压零调偏置电压确定脉相位
设计双脉触发应检查调整相双脉间隔
3） 调试控制单元
调试基方法：根控制单元工作原理分析输出——输入关系外加输入信号测量输出检查调试静动态工作特性满足系统求
623电路保护电路
1） 检查电路三相电源线相序否正确相序调换意两相进线
2） 掉控制单元电路外加控制电压触发电路调试触发电路电路脉移相控制
3） 负载实验时先电阻性负载代电动机
4） 调节控制电压观察电路电压波形否正常否时移相相波形称应检查三相电源称触发电路输出脉相位称应调整解决电路波形正常应查找原解决问题
5） 电流保护装置调试应该增加负载电路电流达规定动作值然检查调整电流继电器准确动作检验系统继电保护装置电流继电器动作时电路否正常跳闸
6） 电路带电阻负载工作切正常电阻负载掉换电动机电动机接励磁应先检查励磁回路否正常异常情况缓慢增加控制电压观察电路工作情况电动机系统机械运动部分否正常发现异常应时排障增控制电压电动机转速达额定值测量转速反馈电压调整达转速定值
624电流环调试
1） 检查调节器校正参数否设计值装入电流调节器单元电路板接入定电压接入电流反馈信号线
2） 电枢接入电路电动机空载加励磁先定电压调零合电源开关观察电枢回路应电压零电流零
3） 缓慢增加定观察电路电流波形否正常
4） 突加定信号观察电路电流波形适调整电流调节器参数电流环性指标满足求果电流升程击较振荡次数减电流调节器放系数果电流变化缓慢波形饱满适加电流调节器放系数
625速度环调试
1） 检查转速调节器校正参数否设计值装入转速调节器单元电路板
2） 接入转速定信号转速反馈信号线接入电动机励磁电动机空载
3） 缓慢增加转速定信号观察电动机先低速高速情况运转否正常突减转速定信号观察电动机停车程否正常
4） 加入转速定阶跃信号长余辉满扫描示波器观察转速反馈端信号波形电动机启动转速渡程调整转速器参数转速国度程满足动态性求
5） 电流环转速环调试正常电动机带负载先低速高速突加定启动系统带负载进行调试示波器时观察启动程电流转速波形复核调整关参数满足性指标调速范围低速高速情况突加负载突减负载观察系统负载扰动作电流转速抗扰调节程调整关参数满足性指标
626逆运行调试
逆控制电路单元调试方法：熟悉电路工作原理输入输出关系送入逆输入信号检测输出信号适调整参数满足求
逆系统调试应述单方调试均正常进行
1） 先低速高速先空载负载作系统反启动方停车实验
2） 逆系统逆运行线路连接完整定零合电路电源开关观察电路中电压电流根逆系统类型观察环流环流
3） 突加定作正启动运行观察启动程稳定运行时电压电流情况观察电路中晶闸桥工作状态改变定电压系统速度观察电压电流否正常
4） 突变定正运行直接进入反运行观察系统部分工作状态示波器观察电压电流转速渡波形注意电路整流逆变两种状态转换程反复正正反反切换运行状态观察系统渡程否符合理分析情
第七章 心体会
终做完次运动控制系统课程设计然历中间挫折通次学发现足知识理解实践力理联系实际力急需提高未学工作重
开始做课程设计时真知手前直准备考研点力心硬着头皮开始做深感触做件事情首先方面知识系统化然头脑里理清思路里开始样步步做样结束然计划步步认真做样天做东西接目标成感促着认真做完
次设计运动控制系统新认识更深解基掌握双闭环直流电机调速系统设计次设计锻炼方面设计程熟悉外团队进步提高作图编辑种信息查阅分析提高计算力WORD文档等方面进步解
时次团队合作队员间互相配合更加深刻理解家起工作起讨起解决问题效果更佳
中nan学
参考文献
[1] 陈伯时电力拖动动控制系统(第4版)[M]机械工业出版社2010
[2] 欧阳昌华刘建良动控制系统实验指导书[M]中南学出版社2003
[3] 彭鸿电机原理拖动[M]机械工业出版社2007
[4] 胡寿松动控制原理(第五版)[M]科学出版社2001
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