主电路系统设计设计报告—160k

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1、目录第1章主电路系统设计21.1主电路设计原理2第2章控制电路设计42.1转速控制的要求和调速指标42.2电流环的设计52.2.1确定时间常数52.2.2选择电流调节器结构62.2.4校验近似条件62.2.5计算调节器电阻和电容72.3转速环的设计82.3.1确定时间常数82.3.2选择转速调节器结构82.3.3计算转速调节器参数82.3.4校验近似条件92.3.5计算调节器电阻和电容92.3.6校核转速超调量102.4结果分析11第3章设计总结12附录1313第1章主电路系统设计1.1主电路设计原理对于经常

2、正、反转运行的调速系统，缩短起、制动过程的时间是提高生产效率的重要因素。为此，在起、制动过渡过程中，希望始终保持电流为允许的最大值，使调速系统以以最大的加（减）速度运行。在电机最大电流受限的条件下，希望充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态后，又让电流立即降低下来，使转速马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。在单闭环调速系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只是在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的

3、冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动时的电流和转速波形如图1-1a所示。当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速过程必然拖长。对于经常正反转运行的调速系统，尽量缩短起制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此，在电机最大电流(转矩)受限的条件下,希望充分地利用电机的过载能力,最好是在过渡过程中始终保持电流(转矩)为允许的最大值,使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动,到达稳定转速后,又让电流立即降低下来,使转矩马上与负载平衡,从而转入稳态运行.这样的理想

4、起动过程波形如图1-1b所示,起动电流呈方形波,而转速是线性增长的。这是在最大电流(转矩)受限的条件下，调速系统所能得到的最快的启动过程。13nIdnIdlt0Idl（a)（b)图1-1调速系统启动过程的电流和转速波形（a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统的启动过程（b)理想快速启动过程但是，实际上由于主电路电感作用，电流不可能突变，为了实现在允许条件下的最快起动，可以在电路中同时使用转速和电流两种负反馈，在系统同中设置两个调节器，分别接入转速负反馈和电流负反馈，用来调节转速和电流，为了获得良好的静、动态性能

5、，转速和电流调节器一般都采用PI调节器。原理图如图1-2所示。图1-2转速、电流双闭环不可逆直流调速系统原理图13第2章控制电路设计2.1转速控制的要求和调速指标生产工艺对控制系统性能的要求经量化和折算后可以表达为稳态和动态性能指标。设计任务书中给出了本系统调速指标的要求。深刻理解这些指标的含义是必要的，也有助于我们构想后面的设计思路。在以下四项中，前两项属于稳态性能指标，后两项属于动态性能指标。（1）调速范围D：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，即（1-1）（2）静差率s：当系统在

6、某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落，与理想空载转速之比，称作静差率，即（1-2）静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的。（3）跟随性能指标：在给定信号R（t）的作用下，系统输出量C(t)的变化情况可用跟随性能指标来描述。具体的跟随性能指标有下列各项：上升时间，超调量，调节时间。（4）抗扰性能指标：此项指标表明控制系统抵抗扰动的能力，它由以下两项组成：动态降落，恢复时间。已知本设计为双闭环直流不可逆调速系统，已知如下基本数据：直流电动机：电机型号额定功率额定电压额定电流额定

7、转速过载倍数(λ)Z4-180-11160KW440V339A1500r/min1.5电枢回路总电阻：转动惯量：13时间常数：电流反馈:转速反馈：设计要求：1.静态指标：转速和电流稳态无静差，D=10，S<=5%；2.动态指标：电流超调小于5%，转速超调小于5%。2.2电流环的设计电流环的等效静态结构图2.2.1确定时间常数（1）整流装置滞后时间常数Ts。三相桥式电路的平均失控时间：Ts=0.0017s。（2）电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路的每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有（1~2）T

8、oi=3.3ms，因此取Toi=2ms=0.002s。（3）电流环小时间常数之和。按小时间常数近似处理，取。（4）电磁时间常数的确定：则电磁时间常数：132.2.2选择电流调节器结构根据设计要求，并保证稳态电流无静差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型调节器，其传递函数为式中------电流调节器的比例系数；------电流调节器的超前时间常数。检查对电源电压