基于晶闸管整流的双闭环直流调速控制器设计.doc

《 课程设计报告 》 基于晶闸管整流的双闭环直流调速控制器设计 系 别： 机电自动化学院 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师： （课程设计时间：2011 年 6 月19 日——2011 年 6 月30 日）  目录 1 1 方案介绍 2 1.1 主电路 4 1.2双闭环调速系统的组成 3 1.3 设计要求 8 2.主体方案设计 8 2.0 主体方案设计内容 9 2.1 触发电路设计 9 2.2变流变压器容量的计算和选择 11 2.3 整流元件晶闸管的选型 14 2.4 电抗器的设计 14 2.5主电路保护电路的设计 16 2.6控制系统的设计 20 3系统调试 25 4.主电路设计图.......................................................................................................29 5 结论 30 6总结与体会 30 7参考文献 30 1方案介绍 1.1主电路 通过调节处罚装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压，从而实现平滑调速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很大提高，而且在技术性能上也现实出较大的优越性。 图1-1 V—M系统原理图 对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，根据晶闸管的特性，可以通过调节控制角α大小来调节电压。当整流负载容量较大或直流电压脉动较小时应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源供电。三相整流电路中又分三相半波和全控桥整流电路，因为三相半波整流电路在其变压器的二次侧含有直流分量，故不采用，本设计采用了三相全控桥整流电路来供电，该电路是目前应用最广泛的整流电路，输出电压波动小，适合直流电动机的负载，并且该电路组成的调速装置调节范围广，能实现电动机连续、平滑地转速调节、电动机不可逆运行等技术要求。主电路原理图如图1-2所示。 图1-2 主电路原理图 三相全控制整流电路由晶闸管VT1、VT3、VT5接成共阴极组，晶闸管VT4、VT6、VT2接成共阳极组，在电路控制下，只有接在电路共阴极组中电位为最高又同时输入触发脉冲的晶闸管，以及接在电路共阳极组中电位最低而同时输入触发脉冲的晶闸管，同时导通时，才构成完整的整流电路。晶闸管的控制角都是α，在一个周期内6个晶闸管都要被触发一次，触发顺序依次为：VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6，晶闸管必须严格按编号轮流导通，6个触发脉冲相位依次相差60O，只有这样才能使电路正常工作。 为了使元件免受在突发情况下超过其所承受的电压电流的侵害，电路中加入了过电压、过电流等保护装置。 1.2 双闭环调速系统的组成 双闭环调速系统是由单闭环自动调速系统发展而来的。单闭环调速系统使用了一个比例积分调节器组成，速度调节器可以得到转速的无静差调节。从扩大调速范围的角度来看, 单环系统已能基本上满足生产机械对调速的要求。但是,任何调速系统总是需要启动与停止的,从电机能承受的过载电流有一定限制来看,要求启动电流的峰值不要超过允许数值。为达到这个目的,采用电流截止负反馈的系统,就能得到启动电流波形,见图1-3中实线所示。波形的峰值正好达到直流电动机所允许的最大冲击电流,其启动时间为。 图1-3 带有截止负反馈系统启动电流波形 实际的调速系统,除要求对转速进行调整外,很多生产机械还提出了加快启动和制动过程的要求,例如可逆轧钢,龙门刨床都是经常处于正反转工作状态的,为了提高生产率,要求尽量缩短过渡过程的时间。从图3-3启动电流变化的波形可以看到,电流只在很短的时间内就达到了最大允许值,而其他时间的电流均小于此值,可见在启动过程中,电机的过载能力并没有充分利用。如果能使启动电流按虚线的形状变化,充分利用电动机的过载能力,使电机一直在较大的加速转矩下启动,启动时间就会大大缩短,只要就够了。上述设想提出一个理想的启动过程曲线,其特点是在电机启动时,启动电流很快加大到允许过载能力值,并且保持不变, 在这个条件下,转速得到线性增长,当开到需要的大小时,电机的电流急剧下降到克服负载所需的电流值,对应这种要求可控硅整流器的电压在启动一开始时应为,随着转速的上升,也上升,达到稳定转速时,。这就要求在启动过程中把电动机的电流当作被调节量,使之维持在电机允许的最大值