V-M逻辑无环流双闭环可逆直流调速系统设计.doc

燕山大学里仁学院课程设计—直流调速 PAGE PAGE 1 目录 TOC 第1章 设计任务及要求 3 1.1设计要求 3 1.2参数 3 第2章 控制系统整体方案设计 4 第3章 主回路设计 6 3.1主回路参数计算及元器件选择 6 3.1.1变压器参数的计算 6 3.1.2晶闸管参数的计算 7 3.1.3平波电抗器的计算 7 3.2保护电路的设计 7 3.2.1过电压保护 7 3.2.2过电流保护 10 3.3触发回路的设计 10 3.4隔离电路 11 3.5励磁回路 12 第4章 控制回路设计 13 4.1电流环设计（ACR） 13 4.1.1电流环结构框图的化简 13 4.1.2电流调节器结构的选择 15 4.1.3电流调节器的参数 16 4.1.4检验近似条件 17 4.1.5计算调节器电阻和电容 17 4.2转速环设计(ASR) 18 4.2.1转速调节器的设计 18 4.2.2转速调节器结构的选择 19 4.2.3计算转速调节器参数 21 4.2.4检验近似条件 22 4.2.5计算调节器电阻和电容 22 4.2.6校核转速超调量 23 4.2.7转速超调的抑制——转速微分负反馈 24 4.3反馈回路设计 26 4.3.1 电流反馈与过流保护 26 4.3.2转速反馈设计 27 第5章 逻辑无环流控制器的设计 28 5.1无环流逻辑装置的组成 28 5.2无环流逻辑装置DLC的设计 29 5.2.1转矩极性鉴别（DPT） 29 5.2.2零电平检测（DPZ） 30 5.2.3逻辑控制（DLC） 31 第6章 辅助回路的设计 32 6.1限幅电路 32 6.2反相器 34 6.3给定电路 35 6.4操作回路 35 6.5直流稳压电源 36 第7章 总结 37 第8章 参考文摘 38 设计任务及要求 1.1设计要求 动态性能指标： （1）调速范围D=20，静差率S≤5%，在整个调速范围内要求转速无级、平滑可调； （2）电流环超调量 ，空载启动到额定转速时转速超调量 。 1.2参数 第二组： 直流电动机 型号 Z2-61 额定容量（KW） 10 额定电压（V) 220 额定电流（A) 53.5 最大电流（A) 80.25 额定转速（rmp) 1500 额定励磁 电压 220V 0.56 电动机电枢电阻 0.28 电动机电枢电感 8.85 其它参数 名称 数值 整流侧内阻 0.2 整流变压器漏感 1.3 电抗器直流电阻 0.13 电抗器电感 17.4 控制系统整体方案设计 为了满足设计要求，采用直流双闭环调速系统。要实现可逆运行采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。电动机正向转动时，由正组供电，反组封锁；电动机反向转动时，由反组供电，正组封锁，通过逻辑控制实现无环流可逆运行，并采用三相全控整流，整个系统的组成框图、原理图如下： 图2-1 双闭环调速系统结构框图 图2-2 逻辑无环流可逆直流调速系统原理图 主电路采用两组晶闸管装置反并联线路，由于没有环流，不用再设置环流电抗器，但是为了保证运行时电流波形的连续性，应保留平波电抗器。控制线路采用典型的转速、电流双闭环控制系统。由于在主电路中不设均衡电抗器，一旦出现环流将造成严重的短路事故，所以对工作时的可靠性要求特别高，为此在系统中加入了无环流控制器DLC，以保证系统的可靠运行，所以DLC是系统中的关键部件。它按照系统的工作状态，指挥系统进行自动切换，或者允许正组触发装置发出触发脉冲而封锁反组，或者允许反组触发装置发出触发脉冲而封锁正组。在任何情况下，决不允许两组晶闸管同时开放，确保主电路没有产生环流的可能。 主回路设计 3.1主回路参数计算及元器件选择 主电路采用三相全控桥进行整流，A=2.34，取最小控制角，串联平波电抗器，将电动机看作感性负载，B=cosα=0.866,C=0.5，晶闸管通态平均压降，电网电压波动系数取，变压器的短路比，，，过载倍数。 使用精确算法： =132.7V（取130V） 3.1.1变压器参数的计算 变压器的变比为： 一次侧和二次侧的电流分别为： 变压器容量的计算： 故整流变压器的参数为：变比K=2.9，容量S=17.1kVA 3.1.2晶闸管参数的计算 晶闸管的额定电压为： （取800V） 晶闸管的额定电流为： （取50A） 3.1.3平波电抗器的计算 为了限制整流电流的脉动、保持整流电流连续，通常在变流器的直流输出侧接入带有气隙的电抗器，称作平波电抗器。 一个整流电路中，通常包含有电动机电枢电抗、变压器漏抗和外接电抗器的电抗三个部分。 （1）电动机电枢电抗 （2）整流变压器漏感