直流电动机调压调速系统设计

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1、目录1绪论12主电路设计与参数计算22.1主电路原理图及说明22.2检测电路的设计3221速度检测电路32.2.2电流检测电路32.3晶闸管元件的选择42.3.1晶闸管的额定电压42.3.2晶闸管的额定电流42.4直流调速系统的保护42.4.1过电压保护42.4.2过电流保护52.4.3平波电抗器的计算62.5励磁电路元件的选择62.6触发电路理论设计63双闭环的动态设计和校验93」电流调节器的设计和校验93.2转速调节器的设计和校验10总结与体会12参考文献13附录14直流电动机调压调速系统设计1绪论随着时代的进步和科技的发展，拖动控制的电机调速系统在工农业生

2、产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动的领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快，然而直流拖动控制系统毕竞在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控

3、制的角度来看，它乂是交流拖动系统的基础，长期以来，由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。1957年，晶闸管问世，到了六十年代，已产生岀成套的晶闸管整流装置，使变流技术产生了根本性的变革，开始进入晶闸管年代。到今天，晶闸管一电动机调速系统成为直流调速系统的主要形式。V—M系统中V是晶闸管可控硅整流器。它可以是单相、三相、或更多相数、半波、全波、半控、全控等类型，通过调节触发器装置GT的开展电压来移动触发脉冲的相位、即可改变整流电压的Ud,从而实现平滑调速。和旋转变流机组拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅

4、在经济性和可靠性上都有很大的提高，而且在技术性能上也显示较大的优越性，其门极电流可以直接用晶体三极管来开展，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大装置。在开展作用的快速性方面，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将会大大提高系统的动态性能。2主电路设计与参数计算2.1主电路原理图及说明晶闸管相控整流电路有单相、三相、全控、半控等，调速系统--般采用三相桥式全控整流电路，如图2.1所示。在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧瞬态过电压保护及滤波，晶闸管并联电阻和电容构成关断缓冲；快速熔断器直接与晶闸管串联，对晶闸管起过流保护作用。图2.1主原理图本系统采用转

5、速和电流双闭环控制系统。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套(或称串级)联接，如图1所示。把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输岀去控制三相桥式整流电路。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。电流调节器和转速调节器的作用:(1)电流调节器的作用：①作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随外环调节器的输岀量变化②对电网电压波动起及时抗扰作用③在转速动态过程中，

6、保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。④当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。(2)转速调节器的作用：①转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用P1调节器，则可实现无静差。②对负载变化起抗扰作用③输出限幅值决定电机允许的最大电流双闭环无静差调速系统的转速调节器采用了P1调节器，所以保持了无静差调速的优点，也克服了快速性不好的缺点，较之单闭环控制系统，其动态性能也优越得多。为了在动态时限制冲击电流和获得饱和的电流波形，在转速调节器组成的转速环之内设置了一个有电流调节器构成

7、的电流闭环，不但改善了动态性能，而且系统有良好的静态性能。2.2检测电路的设计2.2.1速度检测电路转速检测电路的主要作用是将转速信号变换为与转速称正比的电压信号，滤除交流分量，为系统提供满足要求的转速反馈信号。转速检测电路主要由测速发电机组成，将测速发电机与直流电动机同轴连接，测速发电机输出端即可获得与转速成正比的电压信号，经过滤波整流之后即可作为转速反馈信号反馈回系统。图2.2速度检测电路2.2.2电流检测电路电流检测电路的主要由电流互感器，整流电路和滑动变阻器组成。通过电流互感器将负载的电流按比例引出，转化为电压信号然后与转速调节器的输出比较，调节电流的大

8、小。图2.2电流检测电路