[教学研究]可控硅直流调速系统

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1、可控硅直流调速系统（电气综合课程设计）学校：桂林电子科技大学院系：机电工程学院指导老师：高鹏姓名：学号：08前言3第1章课程的设计和要求1・1主要'性能指标~41・2设计要求41.3已知条件4第2章系统的原理与方案选择2.1直流电动机调速的原理——52.2直流调速系统用的可控直流电源——52.3直流调速系统控制部分的选择8第3章双闭环调速系统论述3.1系统的结构93.2系统的动态数学模型11第4章用工程设计方法设计双闭环直流调速系统4.1主要装置的选用和参数的计算124.2电流调节器的设计141721214.3转速调节器的设计4.5整机电路图第五章总结参考文献、八、、■冃U§电机自动控制系统

2、广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织,军工等行业。这些行业屮绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。冇效地控制电机，提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。20世纪90年代前的大约50年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场相互独立并且正交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的起动，制动和调速性能。尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其它电动机的挑战，但至今直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它貝有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最

3、高的调速方法。本文中所用到的晶闸管于1957年问世，它是一种大功率半导休可控整流元件，俗称可控硅整流元件，简称“可控硅”，20世纪60年代起就已生产出成套的晶闸管整流装置。晶闸管问世以后，变流技术出现了根本性的变革。目前，采用晶闸管整流供屯的直流电动机调速系统（即晶闸管一电动机调速系统，简称V-M系统，又称静止Ward-Leonard系统）已经成为直流调速系统的主要形式。本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器。第1章课程的设计和要求1.1主要技术指标(1)静态：无静差(2)动态：电流超调量W5%1.

4、2设计要求(1)选择可控硅直流电动机调速系统的方案。(2)主回路参数计算选择。(3)控制系统设计1.3给定条件直流电机的参数：Zz=22,Pcd=1.1kw,Ucd=220V,led=6.5A,lied=15()()r.p.mUs=220V励磁方式：他励直流测速发电机:Ped=22W,Ued=110V,led=220mA,Fled=2000p.m定额：连续。第2章系统的原理与方案选择2.1直流电动机调速的原理根据直流电机转速方程(1-1)U-IR式中n—转速(r/min)；U—电枢电压(V)；I—电枢电流(A)；R—电枢冋路总电阻(Q)；①一励磁磁通(Wb)；Ke—由电机结构决定的电动势常数

5、。由式(1・1)可以看出，有三种方法调节电动机的转速：(1)调节电枢供电电压U；(2)减弱励磁磁通①；(3)改变电枢回路电阻Ro对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统來说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速(即电机额定传速)以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。2.2直流调速系统用的可控直流电源变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压需要冇专门的可控直流电源。常用的可控直流电源有以下三种：(1)旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的H流

6、电压。如图2-1。图2-1旋转交流机组(2)静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。如图2-lo2V—M系统原理图2-2静止式可控硅整流器，即V-M系统(1)直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。VT图2-4脉宽调制变换器品闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都冇很大捉高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。晶闸管可控整流器的功率放大倍数在10000以上，其门极电流可以直接用晶体管来控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。在控制作用的快速性上，晶闸管整流器是毫秒级，这将人人

7、提高系统的动态性能。因此，在这里选用可控硅直流调速方法。可控硅整流调速装置的接线方式有单相半桥式，单相全控式，三相半波，三相半控桥和三相全控桥式。各种方式适应于各种不同调速范围和控制要求的电动机。可控硅调速系统用的各种接线方式及技术参数见下表。接线方式功率范围调速范围平均失控时间Ts输出波形单相半控桥1KW以F10：1以下10ms差单相全控桥4KW以卜10：1以下5ms差三相半波100KW以下10：1以下3.