自动控制系统课程设计

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1、自动控制系统课程设计报告课程名称：自动控制系统课程设计报告设计题目：给定环流的可逆调速系统设计院系：电气工程系班级：设计者：学号：同组人：指导教师：设计时间：2011年10月31日-11月11日15课程设计（论文）任务书专业电气工程及其自动化班级学生指导教师题目给定环流的可逆调速系统设计子题无设计时间2011年10月31日至2011年11月11日共2周设计要求设计目的：1.了解环流产生的原因及其正反两方面的作用。2.利用环流的有益方面保证系统中的晶闸管装置工作在电流连续区，使系统获得平滑的过度特性和较好的动态特性。设计内容要

2、求：1.稳态指标：无静差。2.动态指标：电流超调量σi≤15%；空载起动到额定转速时的转速超调凉σn≤10%。设计报告要求：根据所给题目的基本要求，通过调研或查阅参考资料，进行理论设计，包含参数的计算及其依据；用1号图纸绘制所设计的原理图；原理图要求清楚、工整，含器件参数；写出具体的设计报告书，不少于3000字，包含设计任务，设计指标、设计思路、设计原理图和设计过程问题分析、设计结论。设计报告每人一份，打印或手写均可，验收时需要答辩。指导教师签字：系（教研室）主任签字：2011年11月11日15目录1.绪论31.1环流产生的

3、原因31.2.环流的危害和利用42.给定环流的可逆调速系统原理42.1系统结构42.2线路工作原理53.系统结构设计与参数选择53.1主电路设计53.1.1主电路方案分析比较53.1.2触发电路设计53.1.3变压器及晶闸管参数及选型63.2控制电路的设计73.2.1给定电压和给定环流的设定73.2.2转速反馈环节83.2.3电流调节器的设计83.2.4转速调节器（ASR）的设计103.3参数选择：124保护电路135设计总结146参考文献14151.绪论1.1环流产生的原因采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置

4、的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。图1可逆V-M系统中的环流。其中Id为负载电流，Ih为环流。1.2.环流的危害和利用（1）危害：一般情况，这样的环流对负载无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除，元器件容量适当增大。（2）利用：只要合理的对环流进行控制，保证晶闸管的安全工作，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区，以避免电流断续引起的非线性对系统性能的影响。为了

5、利用环流的有益方面保证系统中的晶闸管装置工作在电流连续区，使系统获得平滑的过度特性和较好的动态特性，提出了给定环流的可逆调速系统。2.给定环流的可逆调速系统原理与自然环流系统相比，给定环流的可逆速系统的环流值不随触发器的控制角α改变，环流电抗器尺寸减小；二是可以保证空载时变流装置电流连续，获得平滑的过渡特性和较好的动态性能。但同样由于环流的弊端不能克服，该系统基本被可控环流系统取代，较少采用。152.1系统结构图2给定环流的可逆调速系统结构图本线路与有环流可逆调速系统的不同点在于：增加了一个电流调节器ACR；将反号器AR接在

6、了转速调节器ASR之后；并且在两个电流调节器之前，由给定环流电位器提供恒定的环流给定信号-Uic*。2.2线路工作原理其中：正组晶闸管VF，由GTF控制触发。正转时，VF整流；反转时，VF逆变。反组晶闸管VR，由GTR控制触发。反转时，VR整流；正转时，VR逆变。当不工作时，给定电压Un*=0，此时只有环流给定电压-Uic*存在，因而主电路中正组和反组晶闸管电流If和Ir相等，并且等于给定环流Ih*，即If=Ir=Ih*。流过电动机的电流Id=If-Ir=0。当正向运转时，Un*为正，Ui*为负，D1导通，-Ui*和-Uic

7、*同时加在正向电流调节器ACR1的输入端，使正组触发脉冲相位前移，使正向整流电压Ud0f升高。反组电流给定信号经反号器AR变为正，被二极管D2截止，所以加在反向电流调节器ACR2的输入信号只有-Uic*。随着整流电压的增加，促使流过反组的电流增大，电流反馈信号使反组触发脉冲拉到逆变区，抑制了环流偏离给定值。电动机稳定工作后的正向电流If为负载电流Id与给定环流Ih*之和，即If=Id+Ih*，反向电流Ir等于给定环流Ih*。当反向运转时，Un*为负，D2导通，D1截止，电动机反向运转，其工作原理与正向工作时相同。由此可见，在

8、包括停止、正转、反转的整个工作期间，环流Ih*始终存在。153.系统结构设计与参数选择3.1主电路设计3.1.1主电路方案分析比较本系统主电路采用两组三相桥式晶闸管装置反并联可逆线路。两组变流器需要两个独立电源，环流电抗器4个。12MVFVRabc--3.1.2触发电路设计TC787是采用