直流调速系统的设计

课程设计说明书

课程名称：电机拖动控制系统课程设计

专业：自动化班级：073033

姓名：学号：

指导教师：成绩：

完成日期：2010 年7 月12 日

任务书

摘要

本设计从直流电动机的工作原理入手，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对直流电机调速系统的设计参数进行分析和计算。

转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统, 采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。转速、电流双闭环直流调速系统的控制规律，性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。应掌握转速、电流双闭环直流调速系统的基本组成及其静特性；从起动和抗扰两个方面分析其性能和转速与电流两个调节器的作用；应用工程设计方法解决双闭环调速系统中两个调节器的设计问题，等等。

关键词：直流调速双闭环转速、电流调节器

目录

1 单闭环直流调速系统主电路的设计 (1)

1.1整流变压器参数的计算 (1)

1.1.1整流变压器二次侧相电压 (1)

1.1.2 二次侧相电流和一次侧相电流 (1)

1.1.3 变压器容量 (1)

1.2 整流器件晶闸管的参数计算及选择 (2)

1.2.1 电压、电流定额 (2)

1.2.2阻容保护电路的参数计算及选择 (2)

2 单闭环直流调速系统控制电路的设计 (3)

2.1 整流模块 (3)

2.1.1 单相整流模块参数 (3)

2.1.2 模块内部电路及使用和安装 (3)

2.2 LM331芯片简介及工作原理 (4)

2.3运算放大环节 (5)

2.4光电编码器 (6)

2.5单闭环调速系统控制电路图 (7)

3 双闭环直流调速系统主电路的设计 (8)

3.1 主电路的选择和参数的计算 (8)

3.1.1 二次侧相电压 (8)

3.1.2 二次侧相电流和一次侧相电流 (8)

3.1.3 变压器容量 (8)

3.1.4 电压、电流定额 (8)

3.1.5 保护环节的计算和选择 (9)

4双闭环直流调速系统控制电路的设计 (10)

4.1电流环的设计 (10)

4.1.1.确定时间常数： (10)

4.1.2．选择电流调节器结构 (10)

4.1.3.选择电流调节器参数 (10)

4.1.4．校验近似条件 (10)

4.1.5. 计算调节器电阻和电容 (11)

4.2 转速环的设计 (11)

4.2.1．确定时间常数 (11)

4.2.2．选择转速调节器结构 (11)

4.2.3．选择转速调节器参数 (11)

4.2.4．校验近似条件 (12)

4.2.5．计算调节器电阻和电容 (12)

4.2.6．校核转速超调量 (12)

总结 (14)

参考资料 (15)

附录： (16)

1 单闭环直流调速系统主电路的设计

1.1 整流变压器参数的计算

1.1.1整流变压器二次侧相电压

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2u 只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压2u

电网电压波动系数∑=0.9，A=0.9,C=0.707,min ∂=︒30 ,k u =0.05,所以

)

(cos 22

min max 2N

k VT

d d I I Cu A U n RI U U -∆++=

αε V V 8.20)

105.0707.0866.0(9.09.01

212=⨯⨯-⨯⨯⨯+=

1.1.2 二次侧相电流和一次侧相电流

所以变压器电压比为：58.108.20/220/21==U U 二次侧相电流：A I I I N d 41/1/2=== 一次侧相电流：378.058.10/4/21===k I I

1.1.3 变压器容量

二次容量：VA VA I U m S 2.834\8.2012222≈⨯⨯== 一次容量：VA VA I U m S 1.83378.022011111≈⨯⨯== 平均计算容量：VA S S S 15.83)(2

1

21=+=

1.2 整流器件晶闸管的参数计算及选择

1.2.1 电压、电流定额

V V U U Tm TN 23.88~82.588.202)3~2()3~2(=⨯⨯== A A I TN 4.5~05.445.145.0)2~5.1(=⨯⨯⨯= 取V U TN 80=，A I TN 5=，选择KP300-8晶闸管6只。

1.2.2阻容保护电路的参数计算及选择

226%S C if U ≥

2.R ≥Ω

97.1114

.628.203.291.68

.2015

.83662

2

=⨯⨯≥≈⨯

⨯≥R uF C

2 单闭环直流调速系统控制电路的设计

2.1 整流模块

2.1.1 单相整流模块参数

⑴、工作频率f为50Hz。

⑵、输入线电压范围VIN（RMS）为30～450V AC。

⑶、控制信号电压VCON为0～10VDC。

⑷、控制信号ICON≤10μA。

⑸、输出电压不对称度＜6％。

⑹、输出电压温度系数＜600PPM/℃。

⑺、模块绝缘电压VISO（RMS）≥2500V。

2.1.2模块内部电路及使用和安装

（1）单相整流模块内部电路，如图2.1

图2.1 单相整流模块

（2）模块的使用安装

模块电流规格选择：为保证设备运转正常，选取的模块电流应为负载电流的1.5～3倍，整个运行过程，负载电流不能超过模块的额定电流。环境要求：模块的存贮和工作场所应干燥、通风、无尘、无腐蚀性气体。工作环境温度范围为－25℃～＋45℃

安装步骤

①把散热器和风机按通风要求安装好，散热器表面必须平整、光洁。在模块