直流调速及恒压频比课程设计精要.docVIP

目 录 目 录 1 第一章 直流调速系统设计及仿真 1 1 综 述 1 2 系统方案的选择和总体结构 2 2.1调速方案的选择 2 2.1.1系统控制对象的确定 2 2.1.2电动机供电方案的选择 3 2.2总体结构设计 3 3主电路设计与参数计算 4 3.1整流变压器的设计 5 4 双闭环的动态设计和校验 11 5 控制电路的设计 13 5.1 给定环节的选择 13 5.2控制电路的直流电源 13 5.3反馈电路参数的选择与计算 13 6 系统MATLAB仿真 15 6.1 系统的建模与参数设置 15 6.2 系统仿真结果的输出及分析 15 第二篇 转速开环恒压频比控制交流电机调速系统建模与仿真 18 第七章 转速开环恒压频比控制基本原理及方案 18 参考文献 34 第一章 直流调速系统设计及仿真 1 综 述 我们的生产和生活离不开直流电机，由于需要,促进了直流电机的发展,但其发展较为缓慢,而且出现过起伏。如二次世界大战前夕,以及六十年代中期,出现了以交流电机取代直流电机的趋势,认为直流电机无发展前途,个别学者甚至认为将被淘汰。进入七十年代,直流电机,特别是直流电动机出现了从未有的迅速发展,如直流电动机的需要量在整个旋转电机总产量中所占的比例增长了两倍,其生产量增加了一倍。近年来,随着电子技术和自动控制技术的发展,工业自动化要求宽调速、反应灵敏的驱动装备,对此,直流电动机具有“得天独厚”的优越性,如它具有优良的调速性能、较大的过载能力和快速起动等特点,因此,自动控制的发展为直流电动机的应用创造了更加有利的条件。 六十年代后期,可控硅整流装置的出现和迅速的发展,直流电动机日益应用可控硅整流器作为直流电源,从而扩大了直流电动机的使用范围。本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由系统中速度调节器、电流调节器、触发器和电流自适应调节器等本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由系统中速度调节器、电流调节器、触发器和电流自适应调节器等NN(r/min) Ra(Ω) GDa2（Nm2） P极对数 Z2-51 4.2 230 18.25 1450 1.2 3.43 1 由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路供电方案。电动机额定电压为230V，为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低。 2.1.2电动机供电方案的选择 本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由系统中速度调节器、电流调节器、触发器、锁零单元和电流自适应调节器等[4]。 与带电流截止负反馈的单闭环系统相比，双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。得到过电流的自动保护。显然静特性优于单闭环系统。在动态性能方面，双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电网电压扰动。 直流调速系统的框图如图1所示： 3主电路设计与参数计算 图2主电路图电路 3.1整流变压器的设计 3.1.1整流变压器二次侧电压U2的计算 是一个重要的参数，选择过低就会无法保证输出额定电压。选择过大又会造成延迟角α加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成本。在要求不高场合或近似估算时，可用下式计算，即： （3-1） 由表查得 A=2.34；取ε=0.9；α角考虑10°裕量，则 B=cosα=0.985 取=125V。 电压比K=/=380/125=3.04。 3.1.2一次、二次相电流I1、I2的计算 由表查得 =0.816, =0.816 考虑变压器励磁电流得： =A=4.9A =A=14.89A 3.1.3变压器容量的计算 ； （3-2）； （3-3） ； （3-4） 式中m1、m2 --一次侧与二次侧绕组的相数； 由表查得m1=3，m2=3 =3×380×4.9=5.6 KVA =3×125×14.89=5.58KVA =1/2（5.6+5.58）=5.59 KVA 取=10KVA 3.1.4晶闸管的额定电流 选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值大于实际流过管子电流最大有效值[8]，即 （3-5） 由表查得 K=0.368，考虑1.5～2倍的裕量