电力拖动与控制系统课程设计.docVIP

目 录 摘 要 1 第1章 设计任务 2 1.1技术要求 2 1.2设计内容 2 1.3技术数据 2 第2章 主电路选型和闭环系统的组成 3 2.1设计思路 3 2.2主电路的确定 3 2.3双闭环直流调速系统的静特性 4 2.4闭环调速系统的组成 5 2.4.1双闭环调速系统电路原理图 6 2.4.2双闭环直流调速系统的稳态结构图 6 2.4.3 双闭环直流调速系统的数学模型 7 第3章 调速系统主电路元部件的确定及参数计算 8 3.1 整流变压器容量计算 8 3.1.1 次级电压U2 8 3.1.2 次级电流I2和变压器容量 9 3.2 晶闸管的电流及电压定额计算 9 3.2.1 晶闸管额定电压UTN 9 3.2.2 晶闸管额定电流IN 9 3.3 平波电抗器电感量计算 10 3.4 保护电路的设计计算 10 3.4.1 过电压保护设计 10 3.4.2 过电流保护设计 12 第4章 驱动控制电路的选型设计 14 第5章 双闭环系统调节器的动态设计 15 5.1 电流调节器的设计 15 5.1.1 时间常数的确定 15 5.1.2 电流调节器结构的选择 15 5.1.3 电流调节器的参数计算 16 5.1.4 近似条件校验 16 5.1.5 电流调节器的实现 17 5.2 转速调节器的设计 17 5.2.1 时间常数的确定 17 5.2.2 转速调节器结构的选择 17 5.2.3 转速调节器的参数计算 18 5.2.4 近似条件校验 18 5.2.5 转速调节器的实现 18 5.2.6 校核转速超调量 18 设计小结 20 参考资料 21 附 录 22 摘 要 电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中，用以控制位置、速度、加速度、压力、张力和转矩等。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M系统），和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。而转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。 本次设计的课题是V-M双闭环不可逆直流调速系统，包括主电路和控制回路。主电路由晶闸管构成，控制回路主要由检测电路，驱动电路构成，检测电路又包括转速检测和电流检测等部分。按电机的类型不同,电气传动又分交流调速和直流调速。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。另一方面，需要指出的是电气传动与自动控制有着密切的关系。调速传动的控制装置主要是各种电力电子变流器，它为电动机提供可控的直流或交流电流，并成为弱电控制强电的媒介。可以说，电力电子技术的进步是电气传动调速系统发展的有力地推动。把这两者结合起来研究直流调速系统，更有利于对直流调速系统的全面认识. 本设计报告首先根据设计要求确定调速方案和主电路的结构型式，主电路和闭环系统确定下来后，重在对电路各元件参数的计算和器件的选型，包括整流变压器、整流元件、平波电抗器、保护电路以及电流和转速调节器的参数计算。最后给出参考资料和设计体会。 关键字： 直流调速 晶闸管 双闭环 不可逆 第1章 设计任务 1.1技术要求 1.该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作。 2.系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）。 3.动态性能指标：转速超调量δn＜8%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s。 4.系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。 5.调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。 1.2设计内容 1.根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。 2.调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括