晶闸管直流调速系统的设计.doc

目 录 中文摘要 2 引 言 3 第一章 确定调速系统方案 5 第二章 主电路的设计 7 第一节 整流变压器选择 7 第二节 整流装置的选择 9 第三节 整流元件的选择与主要参数确定 10 第四节 晶闸管的保护设计 12 第五节 触发驱动装置选择 15 第六节 平波电抗器的选择 19 第七节 励磁回路设计 22 第三章 双闭环直流调速系统设计 24 第一节 双闭环直流调速系统的组成 24 第二节 双闭环调速系统调节器的设计 25 第四章 线路的组成和工作原理 35 参考文献 37 中英文摘要 38 结束语 40 致谢 40 附录 42 晶闸管自动调速系统 摘要： 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于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了广泛的应用。本设计为双闭环不可逆直流调速系统，采用晶闸管整流，PI调节器。 晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104 以上，其门极电流可以直接用电子控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器，在控制作用的快速上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将大大提高系统的动态性能。 采用PI 调节器的单闭环直流调速系统，既保证了动态稳定性又实现了无静差，解决了动态、静态之间的矛盾。然而仅靠电流截止环节来限制起动和升速时的冲击电流，性能不令人满意。为充分利用电动机的过载能力，加快起动过程，专门设置一个电流调节器，构成电流、转速双闭环调速系统，实现在最大电枢电流约束下的转速过渡过程最快的“最优”控制。 在双闭环调速系统中，若将转速反馈和电流反馈信号同时引入一个调节器的输入端，则两种反馈量会互相牵制，不可能获得理想效果。因此在系统中设置了两个调节器，分别控制转速和电流，并且将两个调节器，实行串级连接。转速反馈的闭环在外面称外环。电流负反馈的闭环在里面，称内环。为了使转速、电流双闭环调速系统具有良好的动态、静态性能，电流转速两个调节器一般采用PI调节器，且采用负反馈。 设计内容包括：第一部分，确定调速系统方案。第二部分，主电路的设计及参数计算，包括整流元器件，平波电抗器，触发驱动装置。第三部分，调节器的工程设计，包括电流调节器，转速调节器及其参数计算。 关键字：双闭环不可逆直流调速系统 晶闸管整流 电流调节器 转速调节器 触发装置 引 言 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竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又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，已产生出成套的晶闸管整流装置，使变流技术产生了根本性的变革，开始进入晶闸管代。到今天，晶闸管—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的电压来触发脉冲的相位、即可改变整流电压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，晶闸管可控整流器的功率放大倍数在104以上，其门极电流可以直接用晶体三极管来，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大装置。在作用的快速性方面，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。 由直流电动机的机械特性 可知，改变电枢电压时，机械特性仍为直线，斜率 保持不变，随着电枢电压的降低，机械特性平行的向下移动。在不同的电枢电压、、、 时，电动机的转速分别是 、 、 、 ，电源电压越低，转速也越低。同样，改变电枢电源电压调速方法的调速范围也只能在额定转速之下调节。同时，电动机机械特性的硬度不变，因此，即使电动机在低速运行时，转速随负载变动而变化的幅度较小，即转速稳定性好。当电枢电源电压连续调节，转速变化也是连续的，所以这种调速称为无级调速。改变电枢电源电压调速方法的优点是调速平滑性好，即可实现无级调速，调速效率高，转速稳定性好，所以在直流电力拖动系统中被广泛应用。 交流电动机应用普遍，但由于直流电动机具有优良的调速性能和较大的起动转矩，在相当长的时间内，一直在高性能调速领域占