年4月19日直流調速系統課程設計任務書文檔僅供參考《電力拖動與運動控制系統》課程設計任務書-第2學期設計專題題目：雙閉環直流調速系統的設計一、課程設計的目的課程設計是教學計劃規定的一個重要教學環節，是一個綜合運用所學知識解決工程實際問題的過程。本課程設計不但需要控制理論、硬件設計、程序設計等方面的基礎知識，而且還需要具備一定的生產工藝知識。設計包括明確控制系統要求、系統總體方案設計、系統仿真、硬件系統設計、控制軟件的設計等，以便使學生掌握計算機控制系統設計的總體思路和方法。課程設計需要提供設計報告，經過提交設計報告提高學生們編寫報告的水平。二、設計內容和要求直流調速系統憑借其優良的調速性能在現場中得到了廣泛使用，雖然交流電機得到了越來越多的使用，但直流調速系統的理論完全適用于交流電機調速系統的設計。針對附錄中提供的直流電機參數，進行直流電機調速系統的設計。要求該直流調速系統調速范圍寬、起制動性能好、可四象限運行，具體設計內容如下：1.緒論介紹直流調速在工業生產中的應用及直流調速理論的發展，經過調查市場上的直流調速產品，了解當前直流調速產品的結構與功能。2.直流調速系統的主電路設計(1)根據提供的直流電動機參數，選擇相應的主電路形式，主電路主要采用兩種形式：基于H橋的直流脈寬調速系統、晶閘管—電動機直流調速系統。(2)根據附錄中所提供的直流電機參數和選擇的主電路形式，對主電路中的功率器件進行型號選擇，并要求給出選擇依據；(3)根據選擇的主電路拓撲結構所采用的電力電子器件，設計或選擇電力電子器件的驅動電路。要求給出所設計或選擇的晶閘管觸發電路、全控型器件IGBT驅動電路的原理圖，并對驅動電路的原理簡要說明。(4)根據系統控制要求，選擇相應的電壓、電流和溫度等傳感器，要求給出具體型號；(5)要求在主回路設計中需給出相應的保護及緩沖電路；(6)列出所選用主電路的器件清單(包括：名稱、型號、廠商、數量、參考價格)。3.直流調速系統的控制理論(1)給出雙閉環直流調速系統的動態結構框圖，掌握雙閉環直流調速系統的起動過程與特點；(2)根據提供的直流電動機參數和所設計的電力電子變換環節參數，確定動態結構框圖各環節的具體參數；(3)運用工程化設計方法對直流調速系統的調節器進行參數設計，要求必須給出限幅的具體參數及依據，以表格的形式總結所設計的轉速調節器、電流調節器的參數；(4)利用Protel軟件繪制帶有內外限幅的PI調節器的模擬電路圖，要求根據設計的PI調節器參數確定調節器中電阻和電容的參數；(5)給出確定各環節參數后的直流調速系統完整結構框圖。4.雙閉環直流調速系統的Matlab仿真(1)根據上述雙閉環直流調速系統的動態結構框圖，建立Matlab仿真模型，并對調節器參數設計的合理性進行驗證；(2)運用Matlab/Simulink下的電機模型，建立基于電機模型的仿真模型，并對調節器的參數作出調整。5.數字控制器的設計(1)硬件設計：根據所選數字處理器，進行相應硬件電路的設計，要求包括PWM輸出、AD采樣及信號處理電路、編碼器接口等；(2)軟件設計：給出雙閉環直流調速系統的整體控制流程圖，并給出增量式PI調節器、數字測速的程序流程框圖。三、參考資料[1]陳伯時，電力拖動自動控制系統—運動控制系統（第4版)[M].北京：機械工業出版社,.[2]陳伯時，電力拖動自動控制系統—運動控制系統（第3版)[M].北京：機械工業出版社,.[3]湯蘊繆，等.電機學(第三版).北京：機械工業出版社，.[4]謝克明，等.自動控制原理(第二版).北京：電子工業出版社，.[5]王兆安，等.電力電子技術[M].北京：機械工業出版社，.[6]洪乃剛，電力電子和電力拖動控制系統的MATLAB仿真，北京：機械工業出版社，.附錄：直流電機參數直流電機1：額定功率Pe=3kW；額定電壓Ue=220V額定電流Ie=17.3A；額定轉速ne=1500r/min電樞回路總電阻R=2.5?;電磁時間常數Tl=0.017s;機電時間常數Tm=0.076s；電動勢系數Ce=0.1352V/（r.min-1)直流電機2：額定功率:2.2kW額定電壓:220V額定電流:Ie=12.5A額定轉速:ne=1500r/min電樞回路總電阻R=2.5?;電磁時間常數Tl=0.010s;機電時間常數Tm=0.073s；電動勢系數Ce=0.1352V/（r.min-1)直流電機3：額定功率Pe=1.5kW；額定電壓Ue=156V額定電流Ie=11.5A；額定轉速ne=1000r/min電樞回路總電阻R=2.4?;電磁時間常數Tl=0.004s;機電時間常數Tm=0.07s；電動勢系數Ce=0.144V/（r.min-1)直流電機4：額定功率Pe=15K；額定電壓Ue=440V額定電流Ie=39.3A；額定轉速ne=1510r/min電樞回路總電阻R=0.806?;電磁時間常數Tl=0.0167s;機電時間常數Tm=0.76s；電動勢系數Ce=0.270V/（r.min-1)直流電機5：額定功率Pe=18K；額定電壓Ue=220V額定電流Ie=94A；額定轉速ne=1000r/min電樞回路總電阻R=0.45?;電磁時間常數Tl=0.0297s;機電時間常數Tm=0.427s；電動勢系數Ce=0.2059V/（r.min-1)直流電機6：額定功率Pe=10K；額定電壓Ue=220V額定電流Ie=55A；額定轉速ne=1000r/min電樞回路總電阻R=0.6?;電磁時間常數Tl=0.00833s;機電時間常數Tm=0.045s；電動勢系數Ce=0.1925V/（r.min-1)直流電機7：額定功率Pe=11K；額定電壓Ue=230V額定電流Ie=47.8A；額定轉速ne=1450r/min電樞回路總電阻R=1.8?;電磁時間常數Tl=0.00278s;機電時間常數Tm=0.s；電動勢系數Ce=0.1290V/（r.min-1)直流電機8：額定功率Pe=3.7kW；額定電壓Ue=220V額定電流Ie=20A；額定轉速ne=1000r/min電樞回路總電阻R=1.5?;電磁時間常數Tl=0.018s;機電時間常數Tm=0.080s；電動勢系數Ce=0.206V/（r.min-1)直流電機9：額定功率Pe=60kW；額定電壓Ue=220V額定電流Ie=308A；額定轉速ne=1000r/min電樞回路總電阻R=0.18?;電磁時間常數Tl=0.012s;機電時間常數Tm=0.120s；電動勢系數Ce=0.196V/（r.min-1)直流電機10：額定功率Pe=200W；額定電壓Ue=220V額定電流Ie=1.2A；額定轉速ne=1600r/min電樞回路總電阻R=5.2?;電磁時間常數Tl=0.0091s;機電時間常數Tm=0.4825s；電動勢系數Ce=0.1290V/（r.min-1)直流電機11：額定功率Pe=3kW；額定電壓Ue=160V額定電流Ie=24A；額定轉速ne=1540r/min電樞回路總電阻R=0.785?;電磁時間常數Tl=0.00306s;機電時間常數Tm=0.09437s；電動勢系數Ce=0.0917V/（r.min-1)直流電機12：額定功率Pe=15kW；額定電壓Ue=160V額定電流Ie=120A；額定轉速ne=1000r/min電樞回路總電阻R=0.4?;電磁時間常數Tl=0.023s;機電時間常數Tm=0.2s；電動勢系數Ce=0.136V/（r.min-1)直流電機13：額定功率Pe=1.5kW；額定電壓Ue=220V額定電流Ie=8.7A；額定轉速ne=1500r/min電樞回路總電阻R=5.26?;電磁時間常數Tl=0.021s;機電時間常數Tm=0.016s；電動勢系數Ce=0.132V/（r.min-1)直流電機14：額定功率Pe=22kW；額定電壓Ue=220V額定電流Ie=116A；額定轉速ne=1500r/min電樞回路總電阻R=0.112?;電磁時間常數Tl=0