晶闸管直流调速系统

电力电子课程设计书

——晶闸管直流调速系统设计

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班级：机电二班

学号：***********

指导教师：***

2012-7-3一、设计意义及目的

通过课程设计是学生对本课程所学内容加深理解另一方面

让学生熟悉工程设计的过程、规范和方法能正确查阅技术资料、技术手册和标准培养学生工程设计能力。

二、设计技术数据及要求

1. 直流电动机额定数据

2. 主电路中晶闸管要有过电压、过电流及抑制其正向电压上升率、正向电流上升率的保护电路。

3.选择合适的晶闸管触发电路。

三、设计内容

1.系统调速方案的确定。

2.主电路的选择与计算

a.整流变压器次级电压的计算整流变压器次级电流及变压器容

量的计算

b.电枢整流桥路中晶闸管额定电压和额定电流的计算,以及晶闸管

型号的确定。

C. 电枢电感M L的计算整流变压器漏电感BL的计算。

3.主电路中各种保护电路的选用及元件参数计算。

摘要

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在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后生产出成套的晶闸管整流装置组成晶闸管—电动机调速系统简称V-M系统和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高而且在技术性能上也显示出较大的优越性。

本文首先明确了设计的任务和要求在了解了转速电流双闭环直流调速系统的调速原理后依次对晶闸管相控整流调速系统的主电路保护电路检测电路和触发电路进行了设计并且计算了相关参数。最后给出了这次设计的心得体会参考文献和系统的电气总图。

目录设计任务及要求

摘要

第一章晶闸管直流调速系统概述

第一节直流调速系统的组成

第二节双闭环直流调速系统的静特性第二章系统主电路原理分析

第一节晶闸管直流电动机调速系统原理第二节总体方案

第三节三相桥式全控整流电路

第三章系统参数计

第一节整流变压器参数计算

第二节晶闸管参数计算

第三节其他参数计算

第四章保护电路

第一节过电压保护

第二节过电流保护

第五章系统控制电路设计

第一节信号检测电路设计

第二节系统调节器

第三节触发电路

心得

第一章晶闸管直流电动机调速系统概述

直流调速系统通过调节控制电压Uc就可改变电动机的转速。当负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高采用开环系统就能实现一定范围内的无级调速。但是对静差率有较高要求时开环调速系统往往不能满足要求。这时就要采用闭环调速系统。采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是如果对系统的动态性能要求较高.要求快速起制动

突加负载动态速降小等等单闭环系统就难以满足需要。这是就要考虑采用转速、电流双环控制的直流调速系统。

本课题研究目的及意义

直流电动机是最早出现的电动机，也是最早实现调速的电动机。长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。

随着单片机的发展，数字化直流PWM调速系统在工业上得到了广泛的应用，控制方法也日益成熟。它对单片机的要求是：具有足够快的速度；有PWM口，用于自动产生PWM波；有捕捉功能，用于测频；有A/D转换器、用来对电动机的输出转速、输出电压和电流的模拟量进行模/数转换；有各种同步串行接口、足够的内部ROM和RAM，以减小控制系统的无力尺寸；有看门狗、电源管理功能等。因此该实验中选用Cygnal公司的单片机C8051F020。

通过设计基于C8051F020单片机的直流PWM调速系统并调试得出结论，在掌握C8051F020的同时进一步加深对直流电动机调速方法、PI控制器的理解，对运动控制的相关知识进行巩固

第一节直流调速系统的组成

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用可在系统中设置两个调节

器分别调节转速和电流。二者之间实行嵌套串联联接。把转速调节器

的输出当作电流调节器的输入再用电流调节器的输出去控制电力电子变换

器UPE。从闭环结构上看电流环在里面称作内环转速环在外边称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。

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PI调节器。两个调节器的输出都是带限幅作用的转速调节器ASR的输出限幅电压Uim决定了电流给定电压的最大值电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子电换器的最大输出电压Udm。转速、电流双闭环直流调速系统原理框图ASR—转速调节器ACR—电流调节器TG—测速发电机TA—电流互感器UPE—电力

电子变换器Un

—转速给定电压Un—转速反馈电压Ui—电流给定电

压Ui—电流反馈电压。

第二节双闭环直流调速系统的静特性

双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差这

时转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到Idm时对应于转速调节气

的饱和输出Uim这时电流调节器起主要调节作用系统表现为电流无静差

得到过电流的自动保护。

第二章系统主电路原理分析

第一节晶闸管直流电动机调速系统原理

晶闸管相控整流直流电动机调速系统原理框图如图所示

(晶闸管相控整流直流电动机调速系统原理框图)

系统采用转速、电流双闭环的控制结构。两个调节器分别调节转速和电流两者