中南大学工程训练报告.doc

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 工程训练报告 题 目： 开环直流调速系统的设计与实现 学 院： 信息科学与工程学院 班 级： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导老师： 前 言 此次工程训练的要求，是设计直流开环调速系统并实现之。直流电动机开环调速系统具有良好的启动，制动性能，适宜在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到广泛的应用。与交流电机相比，直流电动机虽然存在结构复杂、价格较高、维修麻烦等缺点，但由于具有较大的起动转矩和良好的起、制动性能以及易于在宽范围内实现平滑调速，因此直流调速系统至今仍是自动调速系统的主要形式 目 录 前言 1 1 直流开环调速系统原理和设计思路 3 1.1 直流开环调速系统原理 3 1.2 设计思路 4 2 主电路和控制电路的设计 8 2.1 整流电路 8 2.2 整流变压器 10 2.3驱动触发电路 10 2.4 保护电路 11 3 电路参数计算 12 3.1晶闸管的选取 13 3.2 变压器的参数及容量 13 3.3 滤波电容的选择 14 3.4 续流二极管的选择 14 3.5 平波电抗器的计算 14 4 总结 15 5 文献...................................................15 附录一 电路原理图........................................16 附录二 PCB...............................................16 1 直流开环调速系统原理和设计思路 1.1 直流开环调速系统原理 直流开环调速系统的简化电气原理示意图如图1-1所示。直流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L供电，并通过改变触发器移相控制信号Uc调节晶闸管的控制角，从而改变整流器的输出电压实现直流电动机的调速。 图1-1 直流开环调速系统电气原理示意图 主电路的设计如图1-2中红线框内所示: 图1-2 主电路 1.2 设计思路 晶闸管整流电路分为两大部分——主电路和控制电路。主电路包括：电网，整流变压器，过电压保护，过电流保护，缓冲电路，三相桥式全控整流电路以及负载电动机。具体说来，主电路采用三相桥式全控整流的形式，将三相交流电转换为直流电。保护电路有过电流保护和过电压保护电路。使用快速熔断器作为过电流保护,如图1-3所示，以及采用电流互感器整定电路作为过流保护，如图1-4所示。过电压保护分为外部过电压保护和内部过电压保护,外部过电压保护主要是防止雷击造成的过电压,采用如图所示1-5所示,内部过电压主要是防止电路开启或闭合时造成的过电压对晶闸管的破坏,我们采用RC阻容电路作为过内部电压保护电路，如图1-6所示。 图1-3 过流保护 图1-4过流保护 图1-5 外部过电压保护电路 图1-6内部过电压保护电路 此外,本系统直流电机采用的是他励,因此为了保证电机的稳定运行和可靠调速,我们设计了励磁回路的稳压电路,如图1-7所示。 图1-7 励磁回路稳压电路 对于控制回路，主要的部分是晶闸管触发电路。向晶闸管整流电路供电的交流侧电源通常来自电网，电网电压的频率不是固定不变的，而是会在允许范围内有一定的波动。触发电路除了应当保证工作频率与主电路交流电源的频率一致外，还应该保证每一个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系，这就关系到触发电路的定向问题。 为了保证触发电路和主电路频率一致，利用一个同步变压器，将其一次侧接入为主电路供电的电网，由其二次侧提供同步电压信号，这样，由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管电压频率是始终一致的。接下来的问题是触发电路的定相，即选择同步电压信号的相位，以保证触发脉冲相位正确。触发电路的定相由多反面的因素确定，主要包括相控电路的主电路、触发电路的结构。最终，应该由，整流变压器和同步变压器的接法确定。触发信号的产生和控制则有选定的DSP芯片来控制。触发电路如图1-8所示 图1-8触发电路 控制电路除了触发电路及其控制电路外，还有手动开关控制部分，故障控制和指示部分。分别如下图1-9、1-10所示： 图1-9 手动开关控制部分 图1-10 故障警示部分