交直流调速系统课程设计1[1]

《交直流调速系统》课程设计说明书十机架连轧机分部传动直流调速系统

院、部：电气与信息工程学院

学生姓名：**

指导教师：何平职称教授

专业：自动化

班级：自本1104

完成时间：2012.12.3

摘要

直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动中获得了广泛应用。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，并且直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，是研究其它调速系统的基础。

该设计采用直流双闭环调速系统。既能够实现系统的稳定运行和无差调速，又能够限制电机的最大启动电流。

设计电路采用三相整流电路，通过转速调节器、电流调节器控制晶闸管的触发电压来实现直流电机的运行。

该设计的目的是通过学习交直流调速系统以及查阅资料，将学习到的知识巩固并加以应用。在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，解决遇到的困难。为今后能在相应的岗位上打下基础。

关键字：直流调速系统；无差调速；三相整流电路；转速调节器

ABSTRACT

DC speed control system has a wide speed range, high accuracy, good dynamic performance and easy control, so to get a wide range of applications in the electric drive. DC motor has a good starting and braking performance, it is appropriate in a wide range of smooth speed and DC speed control system on the theory and practice are relatively mature, the research foundation other speed control system.

The design uses a DC double loop speed control system. Both to achieve stable operation of the system, and no difference in speed, but also to limit the maximum starting current of the motor.

Design circuit using a three-phase rectifier circuit, by the speed regulator, current regulator control SCR trigger voltage DC motor to achieve the run.

The purpose of this design is that by learning AC and DC speed control system as well as access to information, will learn to consolidate and apply knowledge. In the design process, continuous learning, thinking and interactive discussion between the students, to resolve the difficulties encountered. Can lay the foundation for the future in the corresponding positions.

Key words DC speed control system; no difference in speed;

phase rectifier circuit; speed regulator

目录

1 系统方案选择和整体结构设计 (1)

1.1 调速方案的选择 (1)

1.2 电动机供电方案的选择 (1)

1.3 调速系统方案的选择 (2)

1.4 整体结构设计 (3)

2 主电路设计与参数计算 (4)

2.1 整流变压器的设计 (4)

2.2 一次、二次相电流I1、I2的计算 (5)

2.3 变压器容量的计算 (5)

2.4 晶闸管元件的选择 (5)

2.4.1 晶闸管的额定电流 (6)

2.4.2 晶闸管的额定电压 (6)

2.5 晶闸管保护环节的计算 (6)

2.6 过电压保护 (7)

2.7 过电流保护 (8)

2.8 平波电抗器的计算 (8)

2.9 励磁电路元件的选择 (10)

2.10 继电器-接触器控制电路设计 (10)

3 触发电路选择 (12)

4 双闭环的动态设计和校验 (14)

4.1 电流调节器的设计和校验 (14)

4.2 转速调节器的设计和校验 (15)

5 控制电路的设计与计算 (18)

5.1 给定环节的选择 (18)

5.2 控制电路的直流电源 (18)

5.3 反馈电路参数的选择与计算 (19)

5.3.1 测速发电机的选择 (19)

5.3.2 电流截止反馈环节的选择 (19)

6 系统仿真及结果分析 (20)

6.1 仿真结构模型 (20)

6.2 时域分析 (20)

设计小结 (2)

参考文献 (3)

附录1 (4)

1 系统方案选择和整体结构设计

1.1 调速方案的选择

本次设计选用的电动机型号Z2-62型，其具体参数如下表1所示：

表1 Z2-62型电动机具体参数

1.2 电动机供电方案的选择

变压器调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。旋转变流机组简称G-M 系统，适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。静止可控整流器又称V-M 系统，通过调节触发装置GT 的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变Ud ，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。直流斩波器和脉宽调制交换器采用PWM 受器件各量限制，适用于中、小功率的系统。根据本此设计的技术要求和特点选V-M 系统。

在V-M 系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置GT 输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的输出，瞬时电压Ud 。由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。考虑使电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥交流器供电方案。因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约一半，这是三相桥式整流电路的一大优点。并且晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。综上选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。

电动机 型号 P N (KW) U N (V) I N (A) N N (r/min) R a (Ω) )(f A I GD a 2（Nm 2） P 极对数

Z2-62

11 230 47.8 1450 0.9

0.956 6.39 1