《自动控制系统》第一二章.docVIP

第一章 绪 论 一、性质和目的 《自动控制系统》课程是自动化专业的主要专业与特色课程之一，在学完本课程之后，通过课程设计使学生巩固本课程所学的控制系统基本原理，培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决工程技术问题的能力，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。提高学生的综合计算及撰写科研报告的初步训练能力；理论联系实际和分析、解决问题的能力。 二、课程设计的主要任务 （一）系统各环节选型 1、主回路方案确定。 2、控制回路选择：给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器锁零电路、电流、电压检测环节、同步变压器接线方式（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。 （二）主要电气设备的计算和选择 1、整流变压器计算：变压器原副方电压、电流、容量以及联接组别选择。 2、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。 3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。 4、平波电抗器选择计算。 （三）系统参数计算 1、电流调节器ACR中计算。 2、转速调节器ASR中计算。 3、动态性能指标计算。 （四）画出双闭环调速系统电气原理图。 使用A1或A2图纸，并画出动态框图和波德图（在设计说明书中）。 三、基本要求 1、使学生进一步熟悉和掌握单、双闭环直流调速系统工作原理，了解工程设计的基本方法和步骤。 2、熟练掌握主电路结构选择方法，主电路元器件的选型计算方法。 3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其整定计算。 4、掌握触发电路的选型、设计方法。 5、掌握同步电压相位的选择方法。 6、掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。 7、掌握电气系统线路图绘制方法。 8、掌握撰写课程设计报告的方法。 直流拖动控制系统总体设计 直流拖动控制系统电气设计的主要任务： 1、系统总体方案的选择。 2、系统方案的实体设计，包括各种功能电路或部件的设计与选择、参数计算。 3、系统各主要保护环节的设计。 4、系统的动态工程设计，包括转速调节器和电流调节器结构和参数选择、系统动态性指标的计算。 直流调速系统拖动方案的确定 一、系统的技术指标要求 各类不同的生产机械，由于其具体生产工艺过程不同，因而对控制系统设计提出的技术指标要求也就不会完全相同，而对调速系统来说，所提出的技术要求仍有一定的共同性，一般可概括为稳态和动态指标，并以此作为设计系统的根据。 （一）调速系统的稳态指标 1. 调速范围D 2. 静差率s (二)调速系统的动态指标 1.跟随性能指标 2．抗扰性能指标 二、电力拖动方案及供电方案的确定和电动机的选择 方案选择的原则是在满足生产机械工艺要求并确保产品质量的前提下，力求投资少、效益高和操作方便。拖动方案则主要根据生产机械对调速的要求来确定，它直接关系到系统的技术经济性能的优劣，是系统设计中至关重要的一环。由于本章主要讨论晶闸管直流调速系统的设计，所以方案的确定实质上就是晶闸管（或功率晶体管）变流装置主电路的接线方式和直流电动机的选择两个问题。 （一）晶闸管变流装置主电路接线方式的选择 晶闸管变流装置在技术经济性能方面具有很大的优越性，在世界各主要工业国家得到广泛应用。晶闸管整流装置可以是单相、三相或更多相数，有半波、全波、半控、全控等类型。各种整流电路的技术性能和经济性能各不相同。 单相晶闸管整流电路电压脉动大、脉动频率低。影响三相电网的平衡运行，一般多用于5KW以下的拖动系统。 表2-2 我国中小功率晶闸管整流装置系列设计规格 功率范围（kw） 线路型号 输出电流（A） 输出电压（V） 进线电源（V） 冷却方式 0.4～4 单相全控桥 （不可逆） 5 10 25 50、80 100、125 160、200 300、400 500 110、160 单相220 自冷 0.4～4 单相全控桥 （有环流可逆） 160 单相220 自冷 5.5～200 三相全控桥 （不可逆） 220、440 三相380 输出电流为50、80、100A时为自冷，其余为风冷。 5.5～200 三相全控桥 （无环流可逆） 220、440 5.5～200 三相可控桥 （有环流可逆） 220、440 上述设计仅适于一般要求的拖动系统，工作环境恶劣，过载倍数大于2.5的轧机拖动系统所需晶闸管整流装置则需按特殊要求条件另行设计。 设计晶闸管直流调速系统时，晶闸管整流器主电路接线方式的选择对系统的技术经济指标来说也是非常重要的。确定主电路的接线方式必须考虑一下各种因素： 1）电动机的容量，即整流装置的容量要保证电动机容量的充分利用。 2）可控整流装置所提供的整流电源的质量。可控整流装置的滞后时间过大，会影响系统的快速性，即影响系统的跟随性