转速电流双闭环不可逆直流调速系统的设计

武汉理工大学华夏学院

信息工程课程设计报告书

课程名称运动控制系统

课程设计总评成绩

学生专业班级自动化1113

学生姓名、学号***********

指导教师姓名李文彦

课程设计起止日期2014.9.9--2012.9.17

同现象。

三、主电路及其保护电路设计

1、选择主回路的电路形式

转速、电流反馈控制直流调速系统原理图

2、整流变压器的计算:

2.1、整流电路的选择

整流电路选用三相桥式全控整流电路，它的输出电压波动小，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，是目前应用最为广泛的整流电路。三相半波整流电路晶闸管使用数量为三相桥式可控整流电路的一半，但是性能不如三相桥式全控整流电路要好，故选择三相桥式整流电路

三相桥式全控整流电路实际上是组成三相半波晶闸管整流电路中的共阴极组和共阳极组串联电路，如图所示：

共阴极组的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组的三个晶闸管分别为VT4,、

VT6、VT2。从分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。为了构成一个完整的电流回路，要求有两个晶闸管同时导通，其中一个在共阳极组，另外一个在共阴极组，且不能为同一相的晶闸管。

2.2、变压器的选择与计算:

为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，，晶闸管交流侧的电压U2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精须精确计算整流变压器次级电压U2。影响U2值的因素有：

（1）U2值的大小首先要保证满足负载所需求的最大直流值Ud。

（2）晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用UT表示。

（3）变压器漏抗的存在会产生换相压降。

（4）平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降

（5）电枢电阻的压降。

（6）电网的波动

（7）整流主电路形式

所以，综上所述，可得U2表达式：

变流变压器的计算系数

V V I I CU B A nU I I r U U d d K T

d d a N 33567.332100%11max max 2≈=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡•

-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ξ A I I d

936.414816.03395.13

2

2=⨯⨯==λ 21S S = 111I mU S = 222I mU S = （m 为相数）

kVA A V I mU S S S 417936.4143353)(2

1

2221≈⨯⨯==+=

所以选取容量S 为417kV A 的变压器。

2.3、SCR 的选择：

查课本表格可得，

U

DN

≥440V 时，

U

DRM

（额定断态重复峰值电压）与

U

PRM

（额定

反向重复峰值电压）≥1600V 。 晶闸管额定电压

晶闸管额定电压必须大于元件在电路中实际承受的最大电压

U

m

，考虑到电网电压的波动和

操作过电压等因素，还要放宽2~3倍的安全系数，即按下式选取U

TN

=（2~3）UM ，查表可

得三相半控桥的电压计算系数K

UT

=2.45，即约为6，电流计算系数为K

IT

=0.367。故晶闸

管额定电压为

U

TN

=（2~3）6

U

2

=（2~3）

6×335=1641～2461.7(V)。取U VT =2200(V)。

晶闸管的额定电流

I

AV T )

(

晶闸管额定电流指的是在指定管壳温度和散热条件下所允许的最大工频正弦半波电流的平均值，一般取计算结果的1.5~2倍，这里取：

I

AV T )

(=(1.5~2)

K IT

I

max

=(1.5~2)×0.367×339×1.5=278~373.239(A)，取

I

TN

=350(A)。

2.4、SCR 的保护：

晶闸管换相过电压保护和晶闸管过电流保护：

在晶闸管元件两端并联RC 电路，起到晶闸管换相过电压的保护。串联电阻

R 的作用一是阻尼LTC 回路的震荡，二是限制晶闸管开通瞬间的损耗且可减小电流上升率di/dt 。R 、C 值可按经验数据选取，对于本设计晶闸管额定电流为220A ，故C 可取0.3F ,R 可取20Ω。

采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。 熔断器的额定电压、电流可按下式计算:

额定电压U RN ：不小于线路正常工作电压的方均根值 额定电流：

()

RN i a R I K K I A ≥

i K 为电流裕度系数，取i K =1.1~1.5，a K 为环境温度系数，取a K =1~1.2，R

I

为实际流过快熔的电流有效值。

对于本次课程设计：因U 2=339V ，取U RN =680V ；

A I I d R 72.1953393

131=⨯==

A I K K I R a i RN 296.35272.1952.15.1=⨯⨯=≥

取=RN I 355A 因而二次侧可选取RS3系列680V/355A 的快熔。

2.5、平波电抗器的计算与选择