毕业设计278智能控制毕业设计5

第一章直流电机可逆调速控制的要求

在工业，农业，交通运输和国防上，广泛应用电动机来拖动工作机械，较先进的工作机械和生产工艺，普遍要求对电动机的转速实行自动控制。晶闸管元件的出现，开辟了自动调速系统的新纪元，晶闸管自动调速系统具有效率高，体积小，寿命长反应快，控制特性好，消耗钢铁材料少等显著优点，因而获得了强大的生命力，随着电子计算机和微处理机的推广应用又出现了由计算机或微处理机控制的自动调速系统。晶体管直流调速系统具有调速比大，精度高，动态性能好，效率高，易控制等优点。目前已比较成熟。本设计课题-----采用智能控制策略利用单片机控制直流电动机是实现电动机调速的一种方法，由于要求实现直流电动机的正反转，且要求调速系统的性能要高。我们决定采用逻辑控制的无环流可逆系统。这是因为双闭环调速系统有①具有良好的静特性（接近理想的“挖土机特性”）②具有良好的动态特性，启动时间短（动态响应快，超调量小）③系统抗干扰能力强，电流环能较好的克服电网电压波动的影响，并最后消除转速偏差④由两个调节器分别调节电流和转速，这样可以分别进行设计，分别调整，调整方便等特点。所以我们选择采用双闭环调速系统。由于在可逆系统中环流会消耗功率加重晶闸管和变压器的负担。并使功率因数变差，因此我们采用逻辑控制的无环流可逆调速系统其系统原理图如下所示：

逻辑控制无环流可逆系统原理图

DLC-----无环流系统控制器

图中DLC是必须加入的。它的作用就是送出两个控制信号Uc1和Uc2分别送往正，反两组触发电路的“脉冲封锁”控制端。这两个控制信号的特点是：当其中是“1”信号是，则另外一个必定是“0”封锁信号于是在其中一组在工作时，另一组触发脉冲即被封锁。从而保证了在正反两组晶闸管整流装置中只可能有一组进行工作，不会产生环流。逻辑无环流可逆系统的优点是：不需要环流电抗器，没有附加的环流损失。节省变压器和晶闸管整流装置的容量因为换流而造成的事故率比有环流系统低，可靠性高。为满足以上这些直流电动机可逆调速系统要求。以后几个章节着重讨论采用微机的实现过程即它的控制回路。这也是本次设计的主要思想，对主回路及其他附属部分只简单的论述！

第二章主回路

一.三相可控整流电路的选择

当整流容量较大或要求直流电压的脉动要求小，易滤波或要求快速控制时应采用对电网来说是平衡的三相零式电路结构简单，控制容易但是电路输出的电压不高脉动又比较大，使用功率有限，对于电压较高容量比较大，或者性能要求高的装置，多采用三相桥式全控整流电路

二．系统主电路参数计算和保护

系统主电路参数计算包括整流变压器，晶闸管元件，电抗器和各种保护装置的计算和选择。

⑴主电路装置的计算与确定

①整流变压器参数计算

三相380V电源经空气开关送至三相变压器IB（采用整流变压器主要是为了使整形输出电压与工作电压相适应）为了减少高次谐波对电网的不良影响，变压器采用△/Y 接法（整流变压器接成△/Y 可以有效地抑制晶闸管整流时产生的奇次谐波对电网的不良影响，此外还对三相交流电压起隔离作用有利于人身安全，若直接接电网后，整流输出电压能符合电机要求也可以改为采用在进线处串接交流电抗器来抑制整流谐波对电网的影响）避免在变压器每一相绕组中产生尖顶波电动势，这个电动势有时将超过正常值时的50%对变压器绝缘不利。在本次系统中我们采用△/Y-11。

整流变压器二次相电压U2的计算如下：

U2=(Udmax +RIa + n△Uvt)/(Aε(Cosαmin-Cdk×I2/I2H.))

在要求不太精确的情况下U2 可以简化为 U2=（1.2∽1.5）×Udmax

Udmax为变流装置的最大整流输出电压A为α=0是Ud 与U2之比通过查表知道A=2.34

∴U2=（1.2∽1.5）×220/2.34=112.8V实取120V

线电压U2 =3U2=207.8V

整流变压器二次相电流I2一次相电流I1的计算

I2=0.86×Id=0.86×8.74=7.13≈7A

I1=I2×U2/ U1=7.13×120/380=2.25≈2A

变压器容量计算如下：

S2=M2U2I2=3×120×7=2520V•A

对于三相桥式全控整流电路有

S=S1=S2=2520 V•A

实取S=3KVA

整流变压器数据如下：

②晶闸管元件的选择

1）晶闸管的额定电压UTN按下式计算：

UTN =(2∽3)UTM

式中UTN 为晶闸管元件的额定电压（V）；UTM 为晶闸管元件在电路中实

际承受的最大电压，对于不同型式整流电路的UTM 示于表（2-2）中表中

U2 为整流变压器二次侧相电压有效值

2）整流元件额定电流ITN=（1.5∽2）KfbId 式中ITN为晶闸管额定电流（A）Kfb为计算系数示于表（2-2）Id为最大负载电流（A）

根据已知条件和表2-2则有

UTN=(2∽3)UTM=6U2(2∽3)=588∽882V 实选UTN=800V

ITN=(1.5∽2)KfbId=(1.5∽2)⨯0.368⨯2⨯8.74=10∽13A 实选ITN=12A

∴晶闸管选取KP-12-8 计12只

③电抗器计算

在电枢回路串联平波电抗器L，可以输出电流连续，限制电流脉动抑制电流上升率以改善晶闸管与电动机的利用率和系统调节特性。

根据不同的要求所计算的电感值是不相等的，其中为使主回路电流连续条件计算的电感值较大，故本设计按电流连续条件计算电感这样亦可实现其他功能。

用公式计算出所需电感量，要减去变压器漏感和电动机电枢电感才是平波电抗器的电感量Lcr1计算过程如下：

1）变压器漏感量 L =k UkU2/Id=3.9⨯0.02⨯120/8.74=1.45mH

2）电动机电枢电感由以至可得Ld=75mH

对于三相桥式电路，主电路导通时，变压器漏电感与电枢电敢量之和计算值：2L +Ld=2⨯1.45+75=77.9mH

3）平波电抗器电感量

Lcr1= Lcr-(2L +Ld)=53mH Icr1=1.11In=9.6 所以实取Lcr1=53mH I=10A （2）整流装置的保护

晶闸管承受过电流和过电压的能力较差，短时间过电流和过电压就会把器件损坏但不能完全根据装置运行可能出现暂时的过电流和过电压的数值来确定器件参数，还要充分发挥器件应有能力因此保护就成为提高电力装置运行可靠性不可少的环节。

①过电压保护

产生过电压原因：a.外部：雷击，电网中产生浪涌电压

b.内部：合闸，拉闸，熔断器熔断

根据晶闸管装置产生过电压部位不同，分别设置交流侧过电压保护，直流侧过电压保护，元件保护环节。

A．交流侧过电压保护

阻容保护。由于整流变压器容量3KVA<5KVA,故只需在变压器二次侧需阻容保护