直流调速系统主电路设计报告.doc

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1、直流调速系统主电路设计学校：系部：班级：姓名：学号：2011年12月20日目录1直流调速系统31.1直流调速系统种类31.2调速系统选择31.3系统结构32主电路设计与分析42.1整流电路设计42.2参数计算与器件选择53触发驱动电路6３.１触发电路同步信号选择5３.2同步电源的选择5３.３初始信号的确定54保护电路94.1保护电路必要性94.2过压保护104.3过流保护125回转窑主驱动装置的选型与常见故障分析135.1装置构成及控制原理135.2选机型145.3回窑控制方案155.4直流驱动故障分析16６整流

2、主电路连接结构问题1９６.１BB才整流设备存在问题和原因1９６.２同轴式结构２０６.３整流器件和快速熔断器２３７心得体会２４８附件２５1直流调速系统1.1直流调速系统种类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有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动机组成机组，获得可调的直流电压。2）静止式可调整流器。用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。3）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，产

3、生可变的平均电压。1.2调速系统选择直流斩波器最初用在简单的单管控制，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，即脉宽调制变换器。如今常用的脉宽调制电路一般为桥式电路，由电力电子器件组成，主电路线路简单，开关频率高，电流容易连续，谐波少，低速性能好，因为这一系列优点，直流PWM调速系统应用日益广泛。综合以上内容，本设计为不可逆调速系统，故采用静止式可调整流器实现调速，整流电路采用三相半控桥式电路。1.3系统结构为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统（包括单闭环系统和多闭环系统）。对调速指标

4、要求不高的场合，常采用单闭环系统，而对调速要求较高的地方则采用多闭环系统。常见的反馈方式有转速反馈，电流反馈和电压反馈等。单闭环系统中，转速单闭环使用较多。本直流电动机不可逆调速系统要求不高，故采用转速单闭环调速结构，系统框图如下所示：图1-1单闭环调速系统2主电路设计与分析2.1整流电路设计在中等容量的整流装置或要求不可逆调速的电力拖动系统中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。它由共阴极接法的三相全波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不

5、可控两者的特性。共阳极组三个整流二极管总是自然换流点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相中去，而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一相中去。整流输出电压波形Ud是三组整流电压波形之和，改变共阴极组触发晶闸管的控制角α，可以获得的直流可调电压。三相半控整流电路基本电路图如下所示：图2-1三相半控桥式整流电路类似于三相桥式全控整流电路，将共阳极的三支晶闸管替换为整流二极管就构成了半控整流电路。因此按照顺序VT1到VT3的顺序导通，共阳极组三个整流二极管总是自然换流点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相

6、中去。对应三相半控整流电路，60°的触发角是电流断续和连续的分界点，在触发角大于60°以后，就会出现电流断续，这样对负载是电动机的系统，电动机的机械特性将会很软。因此为了保证电动机的稳定工作，需要保证触发角在60°以内。这样在α<60°，整流输出电压平均值是（2-1）变压器二次侧电流既晶闸管电流的有效值为（2-2）由此可求出晶闸管的额定电流为：（2-3）由整流电路可知，晶闸管承受的最大反向电压为（2-4）为了了平稳负载电流的脉动，通常在电枢回路中串联一平波电抗器，保证电流在较大的范围之类连续。为了保证电流连续所需

7、的电感量Ｌ可由下式求出：（2-5）2.2参数计算与器件选择（1）晶闸管额定电压的计算：晶闸管的额定电压，为了保证一定的余量，一般取计算值的2到3倍，则（2-6）(2)晶闸管额定电流的计算：由式2-6可算出晶闸管的额定电流，为了保证一定的余量，及启动时瞬时电流过大，使用电动机额定电流的1.5倍，并取计算值的1.5到2倍，则（2-7）（3）平波电抗器电感值的计算：由平波电抗器计算式，可算出平波电抗器的电感，为了保证一定的余量，一般取计算值的2到3倍，，则（2-8）（4）变压器的容量计算变压器的一次侧线电压为380V，

8、整流电路使用的变压器是△-Y型连接。如果不计变压器的励磁电流，根据变压器磁动势平衡原理可得一次和二次电流关系式为：（2-9）（2-10）式中、——变压器一次和二次绕组的匝数；K——变压器的匝数比。即由上式可得变压器的匝数比为1.7。由于整流变压器流过的电流通常都是非正弦波，所以其电流、容量计算与线路形式有关。三相桥式半控整流电路计算如下：大电感负载时变压器二次电流的有效值