直流脉宽调速系统的仿真研究1
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一、毕业论文（设计）选题意义
计算机数字控制是现代电力拖动控制的主要手段。和模拟控制系统相比，数字控制系统具有更多优点。首先，硬件电路的标准化程度较高、制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。其次，数字控制系统的软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不用于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律，而且更改起来灵活方便。最后，计算机数字控制系统的稳定性能好，可靠性高，可以提高控制性能，此外还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟系统无法实现的功能。 [资料来源：www.THINK58.com]
计算机数字控制系统采用PLC作为控制器同样具有诸多优点。首先，PLC性能可靠、编程简单、控制灵活、系统调试方便等特点，较适合作为调速系统控制器。其次，S7－300是模块化的中小型PLC，适用于中等性能的控制要求。品种繁多的CPU模块、信号模块和功能模块能满足各种领域的自动控制任务，用户可以根据系统的具体情况选择合适的模块，维修时更换模块也很方便。当系统规模扩大或者更为复杂时，可以增加模块，对PLC进行扩展。简单实用的分布式结构和强大的通信联网能力，使其应用十分灵活。最后，选用S7－300作为控制器，可是使学生在学习S7－200后，进一步了解S7－300的编程思路和使用方法。 [资料来源：THINK58.com]
二、国内外现状
直流电动机在1885年出现后，由于一直没有理想的调速方案，只被应用于恒速拖动系统，从本世纪30年代起，不少国家才开始提出各种直流调速的原始方案，晶闸管的出现使直流电动调速的发展出现了一个质的飞跃，使得半导体变流技术的直流调速得以实现，国际上在60 年代后期解决了直流电动机调速方案中的关键问题，70年代开始就实现了产品的高压，大容量，小型化，且已经逐渐取代了大部分传统的直流电动机的应用领域。直流调速系统发展迅速的很大一部分原因在于直流电动机本身的优点：没有电刷和换向器，结构简单，寿命长。近年以来大功率半导体器件，大规模集成电路，电子计算机技术的发展，加上直流电动机本身的优越特性，为直流调速提供了广泛的应用前景。目前直流电力拖动系统已具备了较宽的调速范围，较高的稳态精度，较快的动态响应，较高的工作效率以及可以在四象限运行等优越性能，其动态性能均可与直流电动机拖动系统相比美。
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直流调速系统与直流调速系统相比较，具有如下特点：
（1）容量大 这是电动机本身的容量所决定的。直流电动机的单机容量能达到12—14MW，而直流电动机的容量却远远的高与此数值。 [资料来源：http://think58.com]
（2）转速高，而且耐压 直流电动机受到换向器的限制，最高电压只能达到1000多伏，而直流电动机容量可达到6—10KV，甚至更高。一般直流电动机最高转速只能达到3000转/min左右，而直流电动机则可以高达每分钟几万转。这使得直流电动机的调速系统具有耐高压，转速高的特点。 [资料来源：http://think58.com]
（3）直流电动机本身的体积，重量，价格比同等容量的直流电动机要小，且直流电动机结构简单，坚固耐用，经济可靠，惯性小成了直流调速系统的一大优点。 [版权所有：http://think58.com]
（4）直流电动机的调速装置环境适应性广。直流电动机由于结构复杂，换向器工作要求高，使用中受到很多限制，如工厂里的酸洗车间，由于腐蚀严重，使用直流电动机每周都要检查碳刷，维修起来比较困难，而直流电动机却可以用在十分恶劣的环境下不至于损坏。 [来源：http://www.think58.com]
（5）由于高性能，高精度，新型调速系统的出现和不断发展，直流拖动系统已达到同直流拖动系统一样的性能指标，越来越广泛的应用于 国民经济的各个生产领域。
（6）直流调速装置能显著的节能。工业上大量使用的风机，水泵，压缩机类负载都是靠直流电动机拖动的，这类装置的用电量占工业用电量的50%，以往都不对电动机调速，而仅采用挡板，节流阀来控制风量或流量。大量的电能被白白的浪费掉，如果采用直流电动机调速系统来改变风量或流量的话，效率就会大大的提高，从各方面来看，改造恒速直流电动机为直流调速电动机，有着可观的能源效益。
直流电动机因其结构简单，运行可靠，价格低廉，维修方便，故而应用面很广，几乎所有的调速传动都采用直流电动机。尽管从1930年开始，人们就致力于直流调速系统的研究，然而主要局限于利用开关设备来切换主回路达到控制电动机启动，制动和有级调速的目的。变极对调速，电抗或自藕降压启动以及绕线式异步电动机转子回路串电阻的有级调速都还处于开发的阶段。直流调速缓慢的主要原因是决定电动机转速调节主要因素的直流电源频率的改变和电动机的转距控制都是非常困难的，使直流调速的稳定性，可靠性，经济性以及效率均不能满足生产要求 。后来发展起来的调压，调频控制只控制了电动机的气隙磁通，而不能调节转距。转差频率控制在一定程度上能控制电动机的转距。 [资料来源：www.THINK58.com]
随着电力电子技术，计算机技术的不断发展和电力电子器件的更新换代，变频调速技术得到了飞速的发展。据资料显示，现在有90%以上的动力来源来自电动机。我国生产的电能60%用于电动机，电动机与人们的生活息息相关，密不可分，所以要对电动机的调速有足够的重视。我们都知道，动力和运动是可以相互转化的，从这个意义上说电动机也是最常见的运动源，对运动控制的最有效方式是对运动源的控制。因此，常常通过对电动机的控制来实现运动控制。实际上国外已将电动机的控制改名为运动控制。 [资料来源：http://THINK58.com]
三、拟解决的主要问题
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1）熟练掌握STEP 7的编程与使用方法。
2）完成S7－300 PLC编程。 [版权所有：http://think58.com]
3）完成直流调速系统的调试与实验结果分析。
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通过本次毕业设计，拟使学生达到对电机与电机拖动技术、PLC技术、电路理论等专业知识熟练掌握。
四、毕业论文（设计）主要内容
（1）完成不少于150汉字的中文摘要，不少于10000汉字的论文正文；
（2）前言说明研究背景、意义、创新点；
（3）完成PLC S7-300的系统设计方案；
（4）得到直流点机的数据分析；
（5）小结；
（6）主要参考文献；标明设计所参阅的资料名称、作者、出版单位等。
四、毕业论文（设计）基本要求
（1）学生要充分重视毕业论文工作，明确其目的和意义；正确处理好毕业论文工作与毕业实习、专升本考试、考公务员、就业等各方面的关系；
（2）虚心接受指导教师的指导和帮助，独立、按时、高质地完成毕业论文各阶段的工作，严禁抄袭他人成果，一经发现有弄虚作假的行为，按作弊论处。
（3）未在规定时间内完成毕业论文各阶段的工作，毕业论文成绩延后评定。
（4）每位学生要主动
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四、毕业论文（设计）进程安排
1．2008年2月底至2008年3月初，学生在指导老师的指导下拟定并完善论文提纲、调研计划，补充搜集参考文献。
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5．2008年5月20前提交毕业论文三稿，送交指导老师审核。经指导老师审核通过后，每位同学将论文正式打印稿和电子文档各一份按规定顺序编上页码交给指导老师。
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教研室审核意见：
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教研室主任签名：
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年 月 日
系部意见：
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负责人： 签 章
年 月 日
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