；课程设计任务书学生姓名：苌城专业班级：自动化0706 指导教师：饶浩彬工作单位：自动化学院题目: 逻辑无环流直流可逆调速系统设计初始条件：1．技术数据：晶闸管整流装置：R rec=Ω，K s=40。

/负载电机额定数据：P N=，U N=230V，I N=37A，n N=1450r/min，R a=Ω，I fn=1.14A，GD2=系统主电路：T m=，T l=2．技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤2, 调速范围D≥10）动态指标：电流超调量：≤5%，起动到额定转速时的超调量：≤8%，（按退饱和方式计算）要求完成的主要任务:？1．技术要求：(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（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%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）t s≤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、过电流等保护，并且有制动措施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型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) 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调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求(4) 绘制逻辑无环流直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书时间安排：课程设计时间为一周半，共分为三个阶段：（1）：（2）复习有关知识，查阅有关资料，确定设计方案。

约占总时间的20%（3）根据技术指标及技术要求，完成设计计算。

约占总时间的40%（4）完成设计和文档整理。

约占总时间的40%指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日】>目录摘要 (4)1设计任务及要求 (5)设计任务 (5)设计要求 (6)2系统结构设计 (6)`方案论证 (6)系统设计 (6)3调节器的设计 (7)电流调节器的设计 (7)确定电流调节器的时间常数 (7)设计电流调节器结构 (7)校验近似条件 (8)计算调节器电阻和电容 (9)…速度调节器的设计 (9)电流环的等效闭环传递函数 (9)确定转速调节器的时间常数 (10)转速调节器结构设计 (10)校验近似条件 (11)计算调节器的电阻和电容值 (11)4系统主电路设计 (12)主电路原理及说明 (12)"主电路参数设计 (13)保护电路设计 (14)5控制及驱动电路设计 (15)调节器结构组成及说明 (15)逻辑控制器的设计 (16)触发电路设计 (18)6 电气原理总图 (20)7总结与体会 (21)；参考文献 (22):摘要两组晶闸管装置反并联的电枢可逆线路是可逆调速系统的典型线路之一，这种线路有能实现可逆运行、回馈制动等优点，但也会产生环流。

为保证系统安全，必须消除其中的环流。

所谓逻辑无环流系统就是在一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使该组晶闸管完全处于阻断状态，从根本上切断环流通路。

这种系统不仅能实现逻辑无环流可逆调速，还能实现回馈制动。

本文对逻辑无环流直流可逆调速系统进行了设计，并且计算了电流和转速调节器的参数。

关键词：逻辑无环流、可逆直流调速系统、逻辑控制器、ACR、ASR ！@【1设计任务及要求设计任务设计一个逻辑无环流直流可逆调速系统，基本技术数据如下：1．技术数据：晶闸管整流装置：Rrec =Ω，Ks=40。

]负载电机额定数据：PN =，UN=230V，IN=37A，nN=1450r/min，Ra=Ω，Ifn=1.14A，GD2=系统主电路：Tm =，Tl=2．技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤2, 调速范围D≥10）动态指标：电流超调量：≤5%，起动到额定转速时的超调量：≤8%，（按退饱和方式计算）直流电动机：PN =3KW , UN=220V , IN= , nN=1500r/min , Ra=Ω堵转电流 Idbl =2IN, 截止电流 Idcr= ，GD2=三相全控整流装置：Ks=40 , Rrec=1. 3Ω平波电抗器：RL=0. 3Ω，电枢回路总电阻 R=Ω，总电感 L=200mH ,电动势系数： (Ce = 系统主电路：(Tm= ，Tl=滤波时间常数：Toi = , Ton=,其他参数：Unm *=10V , Uim*=10V , Ucm=10V ，σi≤5% , σn≤10分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。

确定调速系统主电路元部件及其参数。

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调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。

绘制逻辑无环流直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）。

设计要求(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（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%，动态速降Δn≤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、过电流等保护，并且有制动措施2系统结构设计方案论证在可逆调速系统中，电动机最基本的要素就是能改变旋转方向。

而要改变电动机的旋转方向有两种办法：一种是改变电动机电枢电压的极性，第二种是改变励磁磁通的方向。

对于大容量的系统，从生产角度出发，往往采用既没有直流平均环流，又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统，无环流可逆系统省去了环流电抗器，没有了附加的环流损耗，和有环流系统相比，因换流失败造成的事故率大为降低。

因此，逻辑无环流可逆调速系统在生产中被广泛运用。

系统设计@要实现逻辑无环流可逆调速，就要采用桥式全控整流逆变电路。

要达到电流和转速的超调要求就要设计电流-转速双闭环调速器；逻辑无环流的重要部分就是要采用逻辑控制，保证只有一组桥路工作，另一组封锁。

逻辑控制器可以采用组合逻辑元件和一些分立的电子器件组成，也可用单片机实现，本文使用PLC 来实现逻辑控制；触发电路要保证晶闸管在合适的时候导通或截止，并且要能方便的改变触发脉冲的相位，达到实时调整输出电压的目的，从而实现调速。

保护电路有瞬时过压抑制，过电流保护和过电压保护，当过压或过流时封锁触发脉冲，从而实现保护功能。

3调节器的设计电流调节器的设计3.1.1确定电流调节器的时间常数（1）、整流装置滞后时间常数Ts ： 三相桥式电路平均失控时间Ts = 。

（2）、电流滤波时间常数Toi ：三相桥式电路每个波头的时间是，为了基本滤平波头应有（1~2）Toi = 。

则Toi= …（3）、电流小时间常数i T ∑：按小时间常数近似处理：s T T T oi s i 0037.0=+=∑3.1.2设计电流调节器结构采用含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI 型电流调节器，其原理图如图1所示。

图中*i U 为电流给定电压，d I β-为电流负反馈电压，调节器的输出就是电力电子变换器的控制电压c U 。

图1 PI 型电流调速器根据设计要求%5≤i σ，并保证稳态电流无差，可按典型Ⅰ型系统设计电流调节器。

电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI 型电流调节器，其传递函数为：ss K s W i i i ACR ττ)1()(+=[检查对电源电压的抗扰性能：243.30037.0012.0==∑ss T T i l电流调节器超前时间常数：s T l i 012.0==τ取电流反馈系数：A V I U dbl im 0232.02875.110=⨯==*β电流环开环增益：取5.0=∑i I T K ，因此114.1350037.05.05.0-∑===s sT K i I于是，ACR 的比例系数为：3495.00232.03015.0012.014.135=⨯⨯⨯==βτs i I i K R K K 3.1.3校验近似条件,电流环截止频率：114.135-==s K I ci ω 晶闸管整流装置传递函数的近似条件：ci s s sT ω>=⨯=-11.1960017.03131，满足近似条件。

忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：ci l m s ss T T ω<=⨯=-106.79012.012.01313，满足近似条件。

电流环小时间常数近似处理条件：ci oi s s ss T T ω>=⨯=-18.180002.00017.0131131，满足近似条件。

3.1.4计算调节器电阻和电容}按所用运算放大器取Ω=k R 400，各电阻和电容值为：Ω=Ω⨯==k k R K R i i 98.13403495.00，取Ωk 14F F F R C iii μτ86.01086.01014012.063=⨯=⨯==-，取F μ86.0 F F F R T C oi oi μ2.0102.01040002.044630=⨯=⨯⨯==-，取F μ2.0速度调节器的设计3.2.1电流环的等效闭环传递函数电流环经简化后可视作转速环的一个环节，为此其闭环传递函数为：111)1(1)1()()()(2++=+++==∑∑∑*s K s K T s T s K s T s K s U s I s W II i i I i Ii d cli β)忽略高次项，)(s W cli 可降阶近似为：111)(+=s K s W Icli接入转速环内，电流环等效环节的输入量应为)(s U i *，因此电流环在转速环中应等效为：111)()()(+≈=*s K s W s U s I Icli i d ββ 3.2.2确定转速调节器的时间常数电流环等效时间常数：s s T K i I0074.00037.0221=⨯==∑ 转速滤波时间常数：s T on 012.0=转速环小时间常数：按小时间常数近似处理，取,s s s T K T on In 0194.0012.00074.01=+=+=∑电压反馈系数：r V r Vn U N nm min 0067.0min150010⋅===*α3.2.3转速调节器结构设计采用含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI 型转速调节器，其原理图如图2所示。