兰州理工大学电信学院毕业设计开题报告

兰州理工大学电信学院毕业设计开题报告
姓名祁世泽专业电气工程及其自
动化
班级 4
学号08230522 指导教师王晓兰题目类型工程设计题目连轧机直流拖动系统主电路的设计及系统仿真研究
一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）
在冶金工业中，压制过程是金属压力加压的一个主要工艺过程，连轧是一种可以提高劳动生产率和轧制质量的先进方法，连轧机则是冶金行业的大型设备。

其主要特点是被扎金属同时处于若干机架之中，并沿着同一方向进行轧制，最终形成一定的断面形状。

每个机架的上下轧公用一台电机拖动，不同机架采用不同电机拖动，本课题要求完成单台机架的直流调速系统的设计。

二．本课题目的及意义
在冶金工业中，轧制过程是金属压力加工的一个主要工艺过程，而连轧机是一种可以提高劳动生产率和轧制之类的先进方法。

其主要特点是被扎金属同时处于若干机架之中，并验证同一放向进行轧制最终形成一定的断面行状。

而连轧机的电气传动则应在保证物质流量恒定的前提下承受咬合刚和轧制是的冲击性负载，实现机架的各部分控制和协调控制。

每个机架的上下轧辊共用一台电动机实现集中拖动，不同机架采用不同电动机实现部分传动，各机架轧辊之间的速度则按物质流量恒定原理用速度链实现协调控制。

出组主要由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节成。

为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR。

电流调节器ACR和电流检测反馈回路构
成了电流环；转速调节器ASR 和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。

因转速换包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。

在电路中，ASR 和ACR 串联，即把ASR 的输出当做ACR 的输入，再由ACR 得输去控制晶闸管整流器的触发器。

为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的PI 调节器，且转速和电流都采用负反馈闭环。

设计思路
主要由给定环节、ASR 、ACR 、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。

为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器ACR 和转速调节器ASR 。

电流调节器ACR 和电流检测反馈回路构成了电流环；转速调节器ASR 和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。

因转速换包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。

在电路中，ASR 和ACR 串联，即把ASR 的输出当做ACR 的输入，再由ACR 得输出去控制晶闸管整流器的触发器。

为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的PI 调节器，且转速和电流都采用负反馈闭环。

该系统的原理框图如图下图：
整流
电
电流AS AC 整流触电负速度
+
-+ βI d R 0/2R 0/2
R 0/2
R 0/2R i R bal
C i
C oi C oi U ct
U i *
ASR （速度调节器）根据速度指令Un *和速度反馈Un 的偏差进行调节，其输出是电流指令的给定信号U i *（对于直流电动机来说，控制电枢电流就是控制电
磁转矩，相应的可以调速）。

ACR(电流调节器)根据U i *和电流反馈U i 的偏差进行调节，其输出是U PE （功率变换器件的）的控制信号Uc 。

进而调节U PE 的输出，即电机的电枢电压，由
于转速不能突变，电枢电压改变后，电枢电流跟着发生变化，相应的电磁转矩也跟着变化，由Te-TL=Jdn/dt ，只要Te 与TL 不相等转速会相应的变化。

整个过程到电枢电流产生的转矩与负载转矩达到平衡，转速不变后，达到稳定。

给定电在双闭环调速系统中，转速总是紧紧地跟随给定量而变化。

因此给定电源的质量是保证系统正常工作的重要组成部分，高精度的调速系统必须要有更高精度的给定稳压电源作保证。

所以，设计系统控制方案、拟定控制电路时，必须十分注意对稳压电源的设计与选择。

由三端集成稳压器件所组成的稳压电源，线路简单、性能稳定、工作可靠、调整方便，已逐渐取代分立元件，在生产实际中应用越来越广泛。

系统中应尽量采用这种集成稳压源，以保证系统的可靠工作。

为防止大幅度电网电压波动给稳压电源工作带来的困难，目前已普遍采用恒压变压器作为稳压电源的电源变压器。

这些在设计时都需引起注意。

转速的测定
常用的转速检测装置是各种测速发电机和脉冲测速装置。

由于直流测速发电机无需另设整流装置，且无剩余电压，故在直流调速系统中转速反馈信号广泛采用直流测速发电机，将转速转换成电压。

检测电路如下：
调速系统中，为了保护电气设备和机械设备的安全，须限制电动机的最大电流、最大电压以及晶闸管变流装置的αmin和βmin角等，一般都要求对调节器输出限幅。

调节器输出限幅值的计算与整定是系统设计和调试工作中十分重要的环节。

实现限幅的方法大体有两类，即外限幅和内限幅。

电路图如下：
三，毕业设计的任务
1 设计满足上述要求的系统实现方案
2 设计系统主电路，出发电路和保护电路；
3 实现系统与上位机的通讯功能；
4 完成系统中原件参数的计算及选择；
5 完成系统各部分数学模型的推导计算；
6 完成系统仿真程序的编写和仿真结果的分析，通过仿真设计系统调节器及其参数；
（3）毕业设计所选用的参考文献如下：
1.史国生。

直交流调速系统。

北京：化学工业出版社，2002
2陈伯时。

电力拖动自动控制系统。

北京：机械工业出版社，1997 3张东立。

直流拖动系统。

第二版。

北京：机械出版社，1999
4廖晓钟。

电气传动与调速系统。

北京：中国电力出版社，1998
5潘再平。

电力电子技术与电机控制实验教程。

杭州：浙江工业大学出版社，2000
6薛定宇。

反馈控制系统设计与分析—MATLAB语言应用。

北京：国防工业出版社，2001
二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程（
1 主要设计内容：
设直流电动机通过光电码盘测量转速，光电码盘的P=2000，电动机型号为：Z2-92，稳定功率Pn=67KW,额定电压Un=380V，额定电流In=290A，额定转速Nn=1450r/min,电枢回路电阻Ra=0.2。

2设计要求：
（1）系统通过RS-23从上位机获得转速给定值；
（2）要求系统具有过流，过压，过载和缺相保护；
（3）要求触发脉冲有故障封锁功能；
（4）直流电动机采用晶闸管三箱全控桥变流器供电；设计并选择适当的整流变压器，晶闸管主电路，保护电路及平波电抗器；
（5）选择与校验触发电路：触发电路的种类较多，可直接选用，触发电路中原件参数可参照有关电路进行选择，一般不用重新计算。

只需要根据主电路选用的晶闸管对脉冲输出进行功率检验
（6）采用MATLAB，对所设计的系统进行计算机仿真，以确定调节器参数，并对系统的动态和静态性能进行仿真实验，提出改善新性能的措施。

三、毕业设计（论文）工作进度安排
1 查阅资料（包括外文资料），方案设计
2 查阅资料（包括外文资料），方案设计
3 选型，硬件设计
4 选型，硬件设计
5 软件设计
6 软件设计
7 软件调试
8 软件设计
9 上机调试，绘图
10 上机调试，绘图
11 画图，编写说明书
12 画图，编写说明书
指导
教师
意见
指导教师签字___________
年月日
院系
毕业
设计
领导
小组
审核意见
系主任______ _____ 教学院长___________
年月日年月日。