可控硅直流调速系统

可控硅直流调速系统

（电气综合课程设计）

学校：桂林电子科技大学

院系：机电工程学院

指导老师：高鹏

姓名：

学号：08

目录

前言-----------------------------------------------------3

第1章课程的设计和要求

1.1主要性能指标-----------------------------------------4

1.2设计要求----------------------------------------------------4

1.3已知条件----------------------------------------------------4

第2章系统的原理与方案选择

2.1直流电动机调速的原理----------------------------------5

2.2直流调速系统用的可控直流电源------------------------5

2.3直流调速系统控制部分的选择----------------------------8 第3章双闭环调速系统论述

3.1系统的结构-------------------------------------------------9

3.2系统的动态数学模型--------------------------------------11 第4章用工程设计方法设计双闭环直流调速系统

4.1主要装置的选用和参数的计算----------------------------12

4.2电流调节器的设计-----------------------------------------14

4.3转速调节器的设计-----------------------------------------17

4.5整机电路图-------------------------------------------------20

第五章总结----------------------------------------------21参考文献------------------------------------------21

前言

电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织，军工等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。

20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。

本文中所用到的晶闸管于1957年问世，它是一种大功率半导体可控整流元件，俗称可控硅整流元件，简称“可控硅”，20世纪60年代起就已生产出成套的晶闸管整流装置。晶闸管问世以后，变流技术出现了根本性的变革。目前，采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统（即晶闸管－电动机调速系统，简称

V-M系统，又称静止Ward-Leonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。

本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器。

第1章课程的设计和要求

1.1主要技术指标

（1）静态：无静差

（2）动态：电流超调量≤5%

1.2设计要求

（1）选择可控硅直流电动机调速系统的方案。

（2）主回路参数计算选择。

（3）控制系统设计

1.3给定条件

直流电机的参数：

Z z=22, P ed=1.1kw, U ed=220V, I ed = 6.5A,

n ed =1500r.p.m U s = 220V

励磁方式：他励

直流测速发电机：

P ed=22W, U ed=110V, I ed =220mA, n ed =2000p.m

定额：连续。

第2章 系统的原理与方案选择

2.1直流电动机调速的原理

根据直流电机转速方程

(1-1)

式中 n — 转速（r/min ）；

U — 电枢电压（V ）； I — 电枢电流（A ）；

R — 电枢回路总电阻（ Ω ）； Φ— 励磁磁通（Wb ）；

Ke — 由电机结构决定的电动势常数。

由式（1-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 U ； （2）减弱励磁磁通 Φ； （3）改变电枢回路电阻 R 。

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

Φ

-=

e K IR U n

式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。

2.2直流调速系统用的可控直流电源

变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源。常用的可控直流电源有以下三种：

（1）旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的

直流电压。如图2-1。

图2-1 旋转交流机组

（2）静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。

如图2-1。