課程設計說明書
課程名稱： 電機拖動控制系統課程設計
專業： 自動化班級：
姓名學號
指導教師： 成績：
完成日期： 年月日
任務書摘要
本課程設計需要設計的直流調速系統具有調速範圍廣、精度高、動態效能好和易於控制等優點，所以在電力拖動中獲得了廣泛應用。
本課程設計從直流電動機的工作原理入手，建立了單閉環直流調速系統和雙閉環直流調速系統的數學模型，並詳細分析了系統的原理及其靜態和動態效能。然後按照電力拖動自動控制原理，對單閉環直流調速系統和雙閉環調速系統的設計引數進行分析和計算，在理論分析的基礎上，設計了單閉環直流調速系統和雙閉環直流調速系統，詳細介紹了調速系統控制電路的檢測環節，運算放大環節，光電編碼器等電路的具體實現。對系統的效能指標進行了嚴格計算，表明所設計的單閉環直流調速系統和雙閉環調速系統執行穩定可靠，具有較好的靜態和動態效能，達到了設計要求。
關鍵詞：直流電機；直流調速系統；單閉環直流；電流調節器；雙閉環系統
目錄1 單閉環直流調速系統主電路的設計 1
1.1 整流變壓器引數的計算 1
1.2 整流器件閘流體的引數計算及選擇 1
1.3 阻容保護電路引數的計算及選擇【1】 2
1.4 單閉環調速系統主電路電路 3
2 單閉環直流調速系統控制電路的設計 5
2.1 調速系統控制電路的檢測環節 5
2.2 lm331晶元簡介及工作原理 5
2.3 運算放大環節 7
2.4 單閉環調速系統控制電路電氣原理圖 8
3 雙閉環直流調速系統主電路的設計 9
3.1 主電路元件的選擇及引數的計算 9
3.2 保護環節的選擇與計算 10
3.3 雙閉環直流調速系統主電路與控制電路電氣原理圖 11
4 雙閉環直流調速系統控制電路的設計 12
4.1 調節器的選擇及設計 12
4.2 轉速環的設計 13
總結 16
參考文獻 17
1 單閉環直流調速系統主電路的設計
1.1 整流變壓器引數的計算
整流變壓器引數的計算，根據整流電路的型式和負載所要求的整流電壓和整流電流，計算二次電壓、二次電流和一次電流，進而計算其一次、二次容量、及平均計算容量s。由表1.1和表1.
2可知變壓器二次測相電壓的計算公式為:
在要求不太精確的情況下，可由簡化式確定：
所以變壓器電壓比為：
二次側相電流：
一次側相電流：
一次容量：
二次容量：
平均計算容量：
1.2 整流器件閘流體的引數計算及選擇
由表1.3可直接求整流元件閘流體的額定引數。
由變壓器二次側相電壓：
負載最大電流：，查表1.3得：
，又因為
所以，取，。
所以選擇4個電壓為150v，電流為8a的閘流體。
1.3 阻容保護電路引數的計算及選擇【1】
由公式：
1.4 單閉環調速系統主電路電路
單閉環調速系統主電路電路如圖1.1所示：
圖1.1單閉環調速系統主電路電路圖
相關量參數列
表1.1 幾種整流線路變壓器電壓計算系統
表1.2 整流變壓器計算引數
表1.3 整流元件的最大峰值電壓和額定電流的計算係數
2 單閉環直流調速系統控制電路的設計
2.1 調速系統控制電路的檢測環節
光電編碼器e6b2_c。
光電編碼器是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈衝或數字量的感測器。這是目前應用最多的感測器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。
由於光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發光二極體等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈衝訊號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈衝的個數就能反映當前電動機的轉速。此外，為判斷旋轉方向，碼盤還可提供相位相差90º的兩路脈衝訊號。接線如圖2.
1。圖2.1 光電編碼器接線圖
2.2 lm331晶元簡介及工作原理
lm331 是美國ns公司生產的效能**比較高的整合晶元。 lm331可用作精密的頻率電壓（f/v）轉換器、a/d轉換器、線性頻率調製解調、長時間積分器以及其他相關的器件。lm331 為雙列直插式 8 腳晶元。
lm331 內部有:輸入比較電路,定時比較電路,r-s觸發電路,復零電晶體,輸出驅動管,能隙基準電路,精密電流源電路,電流開關,輸出保護點路等部分。輸出管採用集電極開路形式，因此可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈衝的邏輯電平，從而適應ttl、dtl和cmos 等不同的邏輯電路。
此外，lm331 可採用單/雙電源供電，電壓範圍為 4～40v，輸出也高達 40v。ir（pin1）為電流源輸出端，在f０（pin3）輸出邏輯低電平時，電流源ir 輸出對電容cl充電。引腳 2（pin2）為增益調整， 改變rs的值可調節電路轉換增益的大小。
f０（pin3）為頻率輸出端，為邏輯低電平，脈衝寬度由rt和ct決定。 引腳4（pin4）為電源地。引腳5（pin5）為定時比較器正相輸入端。
引腳 6（pin6）為輸入比較器反相輸入端。引腳 7（pin7）為輸入比較器正相輸入端。引腳 8（pin8）為電源正端。
lm331採用單電源供電，電源電壓vcc，模擬訊號的輸入範圍-vcc～0v,頻率範圍為1～500khz，非線性低於0.01％。模擬訊號經積分器積分處理後,在input端變成與輸入電壓成正比的穩定電流輸入,通過lm331晶元進行v/f轉換後,變成與電壓成正比的頻率訊號,fout端輸出的頻率訊號送到計算機的計數/定時埠,計算機對頻率訊號進行採集、處理、儲存。
從而實現模擬訊號到數碼訊號的轉換。由於lm331的轉換線性度直接影響轉換結果的準確性，而通常引起v/f轉換產生非線性誤差的原因是引腳1的輸出阻抗，它使輸出電流隨輸入電壓的變化而變化，因而影響轉換精度，為克服此缺點，高精度v/f轉換器在1腳和7腳間加入了乙個積分器，這個積分器是由常規運放lf356和積分電容c4構成的反積分器。內部電路圖如圖2.
2。圖2.2 內部電路圖
2.3 運算放大環節
運放ml324：
lm324系列運算放大器是**便宜的帶差動輸入功能的四運算放大器。可工作在單電源下，電壓範圍是3.0v-32v或+16v。
lm324的特點：
(1)短跑保護輸出(2)真差動輸入級(3)可單電源工作：3v-32v(4)低偏置電流：最大100na（lm324a）(5)每封裝含四個運算放大器(6)具有內部補償的功能(7)共模範圍擴充套件到負電源(8)行業標準的引腳排列(9)輸入端具有靜電保護功能。
2.4 單閉環調速系統控制電路電氣原理圖
單閉環調速系統控制電路電氣原理如圖2.3所示：
圖2.3 單閉環調速系統控制電路電氣原理圖
3 雙閉環直流調速系統主電路的設計
3.1 主電路元件的選擇及引數的計算
查表1.1和由表1.2可直接求出整流變壓器的額定引數得：
，，，，，忽略時有：
所以變壓器電壓比為：
二次側相電流：
一次側相電流：
一次容量：
二次容量：
平均計算容量：
整流元件閘流體的額定電流和額定電壓的計算：由表1.2所提供的資料可直接求整流元件閘流體的額定引數。
變壓器二次側相電壓
負載最大電流
又查表1.3知 ，
因此，取500v；，取7a。
3.2 保護環節的選擇與計算
由公式：
熔斷器的額定電流即為閘流體的額定電流130a【1】。
3.3 雙閉環直流調速系統主電路與控制電路電氣原理圖
雙閉環直流調速系統主電路如圖3.1所示：
圖3.1 雙閉環直流調速系統主電路原理圖
雙閉環直流調速系統控制電路電氣原理如圖3.2所示：
km2圖3.2 控制電路電氣原理圖
4 雙閉環直流調速系統控制電路的設計
直流他勵電動機：功率pe＝1.5kw，額定電流ie=7.
7a，額定電壓ue=220v，磁極對數p=1，ne=1500r/min,勵磁電壓220v,電樞繞組電阻ra=2.5ω,主電路總電阻r＝8ω，l∑＝260.25mh(電樞電感、平波電感和變壓器電感之和)，ks=68.
4，機電時間常數tm=126.2ms，濾波時間常數ton=toi=0.0026s，過載倍數λ＝1.
3，電流給定最大值，速度給定最大值。
過程控制系統課程設計報告
目錄第一章概述 1 1.1 設計目的 2 1.2 具體任務 2 1.3 氧化鋁生產的意義 2 第二章氧化鋁高壓溶出工序介紹 3 2.1 鋁工業的國內外現狀 3 2.2 氧化鋁生產過程 4 2.3 高壓溶出工序 9 第三章氧化鋁高壓溶出工序生產裝置及控制要求 12 3.1 雙程預熱器 12 3.2 溶...
PLC步進電機控制系統設計
蘇州市職業大學 實習 實訓 報告 課程名稱 plc應用技術專案實訓 專案名稱步進電機控制系統設計 2014年05月26日至2014年05月30日共 1 周 學院 部 電子資訊工程 班級 12電氣 3 姓名學號 學院 部 負責人 系主任指導教師 本次實訓的實訓任務是用plc控制步進電機的正反轉執行。自...
智慧型家居控制系統課程設計報告
xx x 二 xx年xx月 綜合實訓任務書 智慧型家居控制系統設計 前言當前，隨著科學技術的發展，計算機 嵌入式系統和網路通訊技術逐步深入到各個領域，使得住宅和家用電器裝置網路化和智慧型化，智慧型家居已經開始出現在人們的生活中。智慧型家居控制系統 smarthome control systems,...