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电气与电子信息工程学院 《控制系统课程设计》 课程设计报告 名 称：直流调速系统设计及仿真和矢量控制变频调速系建模与仿真 　　　专业名称：　 电气工程及其自动化 班 级： 　　　学　　号：　　　 　 　 姓 名： 指导教师： 设计时间： 2013年11月4日—2013年11月15日 设计地点： K2-414、306 课程设计任务书 2013～2014学年第一学期 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作部门：电气学院电气自动化教研室 一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和矢量控制变频调速系建模与仿真 二、设计目的。 ２．其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。 ３．要求：调速范围Ｄ＝10，静差率Ｓ５％：稳态无静差，电流超调量；启动到额定转速时的转速退饱和超调量。 ４．要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。 ５．要求触发脉冲有故障封锁能力。 ６．要求给拖动系统设置给定积分器。 (3)设计的内容 1.调速的方案选择 直流电动机的选择（根据上表按小组顺序选择电动机型号） 电动机供电方案的选择（要求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控整流器供电方案）； 系统的结构选择（要求通过方案比较后，采用转速电流双闭环系统结构）； 确定直流调速系统的总体结构框图。 2.主电路的计算（可参考“电力电子技术”中有关主电路技术的章节） 整流变压器计算，二次侧电压计算；一、二次侧电流的计算；容量的计算。 晶闸管元件的选择。晶闸管的额定电压、电流计算。 晶闸管保护环节的计算。a)交流侧过电压的保护；b)阻容保护、压敏电阻保护计算；c)直流侧过电压保护；d)晶闸管及整流二极管两端的过电压保护；e)过电流保护。f)交流侧快速熔断器的选择,与元件全连的快速熔断器的选择,直流侧快速熔断器的选择。 平波电抗器计算。 ３.触发电路的选择与校验 触发电路种类多，可直接选用，电路中元器件参数可参照有关电路进行选用。 4.控制电路设计计算： 主要包括：给定电源和给定环节的设计计算、转速检测环节的设计与计算、调速系统的稳态参数计算、调速系统的稳态参数计算。 5.双闭环直流调速系统的动态设计： 主要设计转速调节器和电流调节器，可参阅双闭环调速系统调节器的工程设计法进行设计。 6. 对系统进行仿真校验并上交设设说明书。 (二) 直流调速系统的设计选题2 不可逆直流调速系统设计：设计数据：直流电机额定功率PN=10KW；额定电压UN=220V, 额定电流IN=55A,极对数2P=4,转速nN=1000r/min；电枢电感LD=7mH；电枢电阻Ra=0.5Ω ,励磁电压UL=220V, 励磁电流IL=1.6A；要求系统调速范围D=10,S≤ 5%，电流脉动系数Si≤10%。 设计要求: 调速方案选择及确定 主电路计算和元件选择 触发电路设计选择 控制回路设计元件选择和指标校验 辅助电路设计及选择 PCB板设计(选做) 调试方案制订 对系统进行仿真 上交设计说明书，原理图 （三）直流调速系统的设计选题3 某晶闸管供电的双闭环系统设计设计数据：直流电机额定功率PN=60KW；额定电压UN=220V, 额定电流IN=308A,转速nN=1000r/min；电势系数Ce=0.196V·min/r；主回路总电阻R=0.18Ω ,触发整流环节放大倍九Ks=35；电磁时间常数Tl=0.012s,机电时间常数Tm=0.12s, 电流反馈滤波时间常数Toi=0.0025s,转速反馈滤波时间常数Ton=0.015s。各调节器限幅为8V， 励磁电压UL=110V, 励磁电流IL=0.8A；要求系统调速范围D=10,S≤ 10%，电流超调量σi%≤5%,转速超调量σn%≤12%. 设计要求: 调速方案选择及确定 电路计算和元件选择 触发电路设计选择 控制回路设计元件选择和指标校验 辅助电路设计及选择 PCB板设计(选做) 调试方案制订 对系统进行仿真 上交设计说明书，原理图及PCB板图 （四）直流调速系统的设计选题4 直流电动机：型号Z3-51 额定功率PN=5.5kW，额定电压UN=220v 额定电流IN=2