---直流系统设计

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1 系统接线

1.1直流电源

1.1.1发电厂和变电所内,为了向控制负荷和动力负荷等供电,应设置直流电源。

1.1.2220V和110V直流系统应采用蓄电池组。

48V及以下的直流系统,可采用蓄电池组,也可采用由220V或110V蓄电池组供电的电力用直流电源变换器(DC/DC变换器)。

1.1.5蓄电池组正常应以浮充电方式运行。

1.1.6铅酸蓄电池组不宜设置端电池;镉镍碱性蓄电池组宜减少端电池的个数。

1.2系统电压

1.2.1直流系统标称电压

1专供控制负荷的直流系统宜采用110V。

2专供动力负荷的直流系统宜采用220V。

3控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统采用220V或110V。

4当采用弱电控制或弱电信号接线时,采用48V及以下。

1.2.2在正常运行情况下,直流母线电压应为直流系统标称电压的105%。

1.2.3在均衡充电运行情况下,直流母线电压应满足如下要求:

1专供控制负荷的直流系统,应不高于直流系统标称电压的110%;

2专供动力负荷的直流系统,应不高于直流系统标称电压的112.5%;

3对控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统,应不高于直流系统标称电压的110%。

1.2.4在事故放电情况下,蓄电池组出口端电压应满足如下要求:

1专供控制负荷的直流系统,应不低于直流系统标称电压的85%;

2专供动力负荷的直流系统,应不低于直流系统标称电压的87.5%;

3对控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统,宜不低于直流系统标称电压的87.5%。

1.3蓄电池组

1.3.1蓄电池型式

1大型和中型发电厂、220kV及以上变电所和直流输电换流站宜采用防酸式铅酸蓄电池或阀控式密封铅酸蓄电池。

2小型发电厂及110kV变电所宜采用阀控式密封铅酸蓄电池、防酸式铅酸蓄电池,也可采用中倍率镉镍碱性蓄电池。

335kV及以下变电所和发电厂辅助车间宜采用阀控式密封铅酸蓄电池,也可采用高倍率镉镍碱性蓄电池。

2直流负荷

2.1直流负荷分类

2.1.1按功能分类

1控制负荷:电气和热工的控制、信号、测量和继电保护、自动装置等负荷。

2动力负荷:各类直流电动机、断路器电磁操动的合闸机构、交流不停电电源装置、远动、通信装置的电源和事故照明等负荷。

2.1.2按性质分类

1经常负荷:要求直流系统在正常和事故工况下均应可靠供电的负荷。

2事故负荷:要求直流系统在交流电源系统事故停电时间内可靠供电的负荷。

3冲击负荷:在短时间内施加的较大负荷电流。冲击负荷出现在事故初期(1min)称初期冲击负荷,出现在事故末期或事故过程中称随机负荷(5s)。

2.2直流负荷统计

2.2.1直流负荷统计规定

1装设2组蓄电池时:

1)控制负荷,每组应按全部负荷统计。

2)动力负荷宜平均分配在两组蓄电池上,其中直流事故照明负荷,每组应按全部负荷的60%(变电所和有保安电源的发电厂可按100%)统计。

3)事故后恢复供电的断路器合闸冲击负荷按随机负荷考虑。

2两个直流系统间设有联络线时,每组蓄电池仍按各自所连接的负荷考虑,不因互联而增加负荷容量的统计。

3直流系统标称电压为48V及以下的蓄电池组,每组均按全部负荷统计。

2.2.2事故停电时间

1与电力系统连接的发电厂,厂用交流电源事故停电时间应按1h计算。

2不与电力系统连接的孤立发电厂,厂用交流电源事故停电时间应按2h计算。3直流输电换流站,全站交流电源事故停电时间应按2h计算。

4有人值班的变电所,全所交流电源事故停电时间应按1h计算。

5无人值班的变电所,全所交流电源事故停电时间应按2h计算。

2.2.3直流负荷统计计算时间应符合表2.2.3规定。

2.2.4直流负荷统计时负荷系数应符合表2.2.4规定。

3.1直流柜的布置

3.1.1直流系统的直流电源进线柜、直流馈线柜、充电装置柜宜布置在蓄电池室附近专用的直流电源室、电气继电器室或电气控制室内。

3.1.2直流电源成套装置可布置在电气控制室,但室内应保持良好通风。

3.1.3直流分电柜应布置在该直流负荷中心附近。

3.1.4直流柜前后应留有运行和检修通道。通道宽度见表3.1.4。

表3.1.4运行和检修通道宽度表

双闭环直流调速系统

题目:双闭环直流调速系统的设计与仿真 已知:直流电动机:P N=60KW,U N=220V,I N=305A,n N=1000r/min,λ=2,R a=0.08, R rec=0.1, T m=0.097s, T l=0.012s, T s=0.0017s, 电枢回路总电阻R=0.2Ω。设计要求:稳态无静差,σ ≤5%,带额定负载起动到额定转速的转速超调σn≤10%。(要求完 i 成系统各环节的原理图设计和参数计算)。 系统各环节的原理图设计和参数计算,包括主电路、调节器、电流转速反馈电路和必要的保护等,并进行必要的计算。按课程设计的格式要求撰写课程设计说明书。 设计内容与要求:1、分析双闭环系统的工作原理 2、改变调节器参数,分析对系统动态性能的影响 3、建立仿真模型

1.双闭环直流调速系统的原理及组成 对于正反转运行的调速系统,缩短起,制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此,在起动(或制动)过渡过程中,希望始终保持电流(电磁转矩)为允许的最大值,是调速系统以最大的加(减)速度运行。当到达稳态转速时,最好使电流立即降下来,使电磁转矩与负载转矩相平衡,从而迅速转入稳态运行。实际上,由于主电路电感的作用,电流不可能突变,为了实现在允许条件下的最快起动,关键是要获得一段使 电流保持为最大值dmI的恒流过程。按照反馈控制规律,采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变,采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。 为了使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,分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流,二者之间实行嵌套连接,如图1所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。从闭环结构上看,电流环在里面,称做内环;转速环在外面,称做外环。这就形成了转速电流负反馈直流调速系统。为了获得良好的静动态性能,转速和电流两个调节器一般采用PI调节器。 2.双闭环控制系统起动过程分析 前面已经指出,设置双闭环控制的一个重要目的就是要获得接近于理想的起动过程,因此在分析双闭环调速系统的动态性能时,有必要先探讨它的起动过程。双闭环调速系统突加给定电压*nU由静止状态起动时,转速和电流的过渡过程如图4所示。由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三

直流调速系统设计与调试

《综合实验1》设计说明书 题目直流调速系统设计与调试 系部自动化系 专业自动化 班级自动化092班 学号 09423002 09423004 09423013 09423022 姓名裴玉柱刘勇薛尚刘鲲鹏 指导老师刘艳于美荣 日期2012年11月23日-2012年12月06日

直流调速系统设计与调试 (3) 1 技术要求: (3) 2 硬件系统设计 (4) 2.1 驱动电路: (4) 2.2 控制电路: (4) 3 直流调速系统参数和环节特性的测定: (5) 3.1 电枢回路总电阻R的测定 (5) 3.2 电枢回路电感L的测定 (6) 3.4 直流电动机-发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD2 的测定 (7) 3.4 主电路电磁时间常数Td的测定 (8) 3.5 电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定 (8) 3.6 系统机电时间常数TM的测定 (8) 3.7 晶闸管触发及整流装置特性Ud=f(Ug)和测速发电机特性UTG=f(n)的测定 (9) 4 直流调速系统设计 (9) 5 系统调试与分析 (10) 5.1双闭环系统的调试 (10) 5.2 系统的分析 (14) 7 参考文献: (14)

直流调速系统设计与调试 1 技术要求: (1)设计出三相全控桥式整流电路拓扑结构; (2)设计出触发系统和功率放大电路; (3)采用开环控制、转速单闭环控制、转速外环+电流内环控制。 (4)器件选择:晶闸管选择、晶闸管串联、并联参数选择、平波和均衡电抗选择、晶闸管保护设计 直流调速器就是调节直流电动机速度的设备,上端和交流电源连接,下端和直流电动机连接,直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源,一路输入给直流电机砺磁(定子),一路输入给直流电机电枢(转子),直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时直流电动机给调速器一个反馈电流,调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况,必要时修正电枢电压输出,以此来再次调节电机的转速。直流电机的调速方案一般有下列3种方式:1、改变电枢电压;2、改变激磁绕组电压;3、改变电枢回路电阻。最常用的是调压调速系统,即1(改变电枢电压).一种模块式直流电机调速器,集电源、控制、驱动电路于一体,采用立体结构布局,控制电路采用微功耗元件,用光电耦合器实现电流、电压的隔离变换,电路的比例常数、积分常数和微分常数用PID适配器调整。该调速器体积小、重量轻,可单独使用也可直接安装在直流电机上构成一体化直流调速电机,可具有调速器所应有的一切功能。一种模块式直流电机调速器,集电源、控制、驱动电路于一体,采用立体结构布局,控制电路采用微功耗元件,用光电耦合器实现电流、电压的隔离变换,电路的比例常数、积分常数和微分常数用pid适配器调整。该调速器体积小、重量轻,可单独使用也可直接安装在直流电机上构成一体化直流调速电机,可具有调速器所应有的一切功能 现代工业自动化的高速发展也给直流电机的控制与调速提供了大范围的应用与更新:如远程信号传输,远距离调速,高温环境的遥控调速与控制,手动自动集成等。

电力拖动毕业设计

电力拖动系统设计 摘要:电力拖动系统电动机的选择,首要的是在各种工作制度下电动 机功率的选择,同时还要确定电动机的电流种类、类型、额定电压与 额定转速。正确决定电动机的功率与很重要的意义。如果功率过大, 会造成浪费,设备投资增大,而且电机经常欠载运行,效率及交流电 动机的功率因数较低,运行费用较高,急不经济;反之如果功率选择 小了,电机将过载运行。造成电动机过早的损坏。或者在保持电动机 不过热的情况下,只能降低负载使用。因此,电动机不适当地选择得 太大货太小。都将对国民经济造成损失。 决定电动机功率时,要考虑电动机的发热,允许过载能力与起动能力等三方面的因素。一般情况下,发热问题最为重要。 关键字:同步电动机异步电动机接触器 1电力拖动系统中电动机的选择 1.1绝缘材料的等级 电动机在负载运行时, 其内部总损耗转变为热能使电动机温度升高。而电动机中耐热最差的是绝缘材料,若电动机的负载太大, 损耗太大而使温度超过绝缘材料允许的限度时, 绝缘材料的寿命就急剧缩短, 严重时会使绝缘遭到破坏, 电动机冒烟而烧毁。这个温度限度称为绝缘材料的允许温度。由此可见, 绝缘材料的允许温度就是电动机的允许温度;绝缘材料的寿命就是电动机的寿命。 1

如表中的绝缘材料的最高允许温升(也称允许温升)就是最高允许温度与标准环境温度 40℃的差值, 它表示一台电动机能带负载的限度, 而电动机的额定功率就代表了这一限度。电动机铭牌上所标注的额定功率, 表示在环境温度为 40℃时, 电动机长期连续工作, 而电动机所能达到的最高温度不超过绝缘材料最高允许温度时的输出功率。当环境温度低于 40℃时, 电动机的输出功率可以大于额定功率;反之, 电动机的输出功率将低于额定功率, 以保证电动机最终都能达到或不超过绝缘材料的最高允许温度。 当绝缘处于表一所示的极限工作温度时,电机的使用寿命可以长达15~20年。如果高于表一所表示的温度连续运行,电机的使用寿命将迅速下降。据统计,A级绝缘材料的工作温度每上升8~10 ,绝缘的寿 命将缩短一半。现代电机中应用用最多的是E级和B级绝缘。 2

直流稳压电源课程设计[1]

课程设计名称:电力电子技术 题目:直流稳压电源的课程设计 专业:电力自动化 班级:电力09-2 姓名:王裕 学号:0905040218

目录 一、简介 (3) 二、设计目的 (4) 三、设计任务和要求 (5) 四、设计步骤 (6) 1.电路图设计 (6) 2. 电路安装、调试 (6) 五、总体设计思路 (7) 1.直流稳压电源设计思路 (7) 2.直流稳压电源原理 (7) 3.设计方法简介 (8) 六、实验设备及原器件 (11) 七、注意事项 (12) 八、此电路的误差分析 (13) 九、心得体会 (14) 十、参考文献 (15)

一简介 直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并实现电压可在6-13V可调。

二设计目的 1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与调试能力。 2.学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。

三设计任务及要求 1.设计并制作一个连续可调直流稳压电源,主要技术指标要求: ①输出电压可调:Uo=+6V~+13V ②最大输出电流:Iomax=1A ③输出电压变化量:ΔUo≤15mV ④稳压系数:SV≤0.003 2.设计电路结构,选择电路元件,计算确定元件参数,画出实用原理电路图。 3.自拟实验方法、步骤及数据表格,提出测试所需仪器及元器件的规格、数量,交指导教师审核。 4.批准后,进实验室进行组装、调试,并测试其主要性能参数。

双闭环直流调速系统

转速、电流双闭环调速系统 班级:铁道自动化091 姓名:陈涛 指导老师:严俊 完成日期:2011-10-31 湖南铁道职业技术学院

目录 摘要 (3) 一、直流调速介绍 (4) 1、调速定义 (4) 2、调速方法 (4) 3、调速指标 (4) 二、双闭环直流调速系统介绍 (5) 1、转速、电流双闭环调速系统概述 (5) 2、转速、电流双闭环调速系统的组成 (6) 3、PI调节器的稳态特征 (7) 4、起动过程分析 (8) 5、动态性能 (11) 6、两个调节器的作用 (11) 三、总结 (12)

摘要 随着近代电力电子技术和计算机的发展以及现代控制理论的应用,自动化电力拖动正向着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进,以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中,自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。 本文讲述的是转速、电流双闭环直流调速系统,通过学习使我对转速、电流双闭环直流调速系统的组成、调速器的稳态特性和作用以及系统的动态特性有了一定的了解。该系统是在单闭环系统的基础上加以改进后完成的,通过对电力拖动自动控制系统的学习,我们里了解到转速、电流双闭环直流调速系统相对于单闭环调速系统的一些优势,它是通过转速反馈和电流反馈两个环节分别起作用的。 通过这次的学习,我懂得了很多,具有了通过运用理论上所掌握的知识来独立发现问题、思考问题、解决问题的能力,在这次的论文中,我有一次重新学习了转速、电流双闭环直流调速系统,使我这一系统有了更进一步的了解。

转速、电流双闭环调速系统 一、直流调速介绍 1、调速定义 调速是指在某一具体负载情况下,通过改变电动据或电源参数的方法,使机械特性曲线得以改变,从而使电动机转速发生变化或保持不变。 2、调速方法 1.调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压,从电动机额定转速向下变速,属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无 级平滑调速的系统来说,这种方法最好。变化遇到的时间常数较小,能快速响应,但是需要大容量可调直流电源。 2.改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速,但只能减弱磁通进行调速(简称弱磁调速),从电机额定转速向上调速,属恒功率调速方 法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多,响应速度较慢,但所需电源容量小。 3.改变电枢回路电阻 <。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法,设备简单,操作方便。但是只能进行有级调速,调速平滑性差,机械特性较软;空载时几乎没什么调速作用;还会在调速电阻上消耗大量电能。 3、调速指标 1.调速范围(包括:恒转矩调速范围/恒功率调速范围),

直流系统设计、安装、验收

1 直流系统设计 1.1 系统接线 避免采用了两台充电机,一组阀控蓄电池的接线方式。某些变电站的典型设计中的直流系统采用了两台充电机,一组阀控蓄电池的接线方式。这种设计不太合理。两台充电机,一组蓄电池的设计是沿袭原来采用相控充电机、固定防酸蓄电池时的设计思想。殊不知设备情况已发生了变化。原来的相控充电机可靠性不高,因此一般采用两台充电机;而固定防酸蓄电池造价高、寿命长、可靠性高,所以一般采用一组蓄电池。目前采用的高频开关电源的充电机为N+1备份,且各模块可脱离监控单元独立进行工作,充电机的可靠性已大大提高。而阀控蓄电池虽使用安全、日常维护量小但其可靠性和寿命明显不如固定防酸蓄电池。MCHAELR.M00RE通过对超过7万5千只阀控蓄电池近1O年的研究表明,阀控蓄电池的实际使用寿命为4~8年,远低于其1O~20年的设计使用寿命。因此合理的设计应重点加强蓄电池的可靠性。应采用双套充电机、双组蓄电池而非双套充电机、单组蓄电池。为不提高投资,蓄电池的容量可选用原蓄电池容量的一半。这样本质上为两套直流系统,两组蓄电池电、两台充电机、两面馈线屏,正常运行为分裂运行,充电机或蓄电池检修时并列运行。系统方式灵活,每段母线上的充电机和蓄电池可同时撤出系统,当撤出系统后充电机和放电回路可对本段母线的蓄电池进行核对性充放电。 1.2 蓄电池的选用 变电站的蓄电池常选用阀控蓄电池和固定防酸蓄电池。目前变电站的阀控蓄电池主要采用2V和12V两种。各有其优缺点。2V蓄电池的优点是电池设计寿命长并且可靠性高,损坏1~2节可将其短接,不会对系统电压有大的影响,缺点是造价较高、维护量大、占地面积大。12V蓄电池的优点是每组仅18块(220V 系统),维护、更换都比较方便,造价比相同容量的2V电池低、结构紧凑、占地面积小,缺点是设计寿命少于2V电池,损坏1~2节对系统电压影响较大,不能短接,一般需更换。权衡利弊后11OkV变电站宜采用2组12V、100AH的蓄电池;330kV及以上变电站宜采用2组2V、大于等于300AH的蓄电池。 固定式防酸蓄电池可靠性和鲁棒性优于阀控蓄电池,但占地面积大,需进行加水、测密度、调酸等日常维护工作,且易产生酸雾,对蓄电池室有特定的要求,对环境污染较大。对于特别重要、可靠性要求特别高的变电站建议采用固定式防酸蓄电池。 1.3 放电回路 蓄电池的核对性充放电,对蓄电池的寿命和整个直流系统的安全至关重要,是以后运行过程中的一项长期、经常性的工作。为日后的运行维护方便,应设计蓄电池放电回路、并带有放电模块,运行中可将单台充电机、单组蓄电池撤出运行进行核对性充放电。并要求具有智能放电功能,可根据放电电流、单瓶截止电压、整组截止电压、放电时间等参数设置放电方式。 1.4 馈线方式 变电站直流网络的馈线应采用何种形式更为合理。DL/T 5044—2004《电力工程直流系统设计技术规定》4.6.1条规定“直流网络宜采用辐射供电方式”。而《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》13.3.1.1规定“新、扩建或改造的变电所(站)直流系统的馈出网络应采用辐射状供电方式,不应采用环状供电方式。在用设备如采用环状供电方式的,应尽快改造成辐射状供电方式。”

PWM直流调速系统设计解析

目录 前言 (1) 一、设计目的 (2) 二、设计要求 (2) 三、直流调速系统整体设计 (2) 四、系统参数选取 (7) 五、各部分设计 (8) 六、双闭环系统设计 (14) 七、系统仿真 (17) 八、设计总结 (18) 参考文献 (19)

前言 由于直流电机具有良好的起动、制动和调速性能,已广泛应用于工业、航天领域等各个方面。随着电力电子技术的发展,脉宽调制(PWM)调速技术已成为直流电机常用的调速方法,具有调速精度高、响应速度快、调速范围宽和功耗低等特点。而以H桥电路作为驱动器的功率驱动电路,可方便地实现直流电机的四象限运行,包括正转、正转制动、反转、反转制动,已广泛应用于现代直流电机伺服系统中。本文从直流电动机的工作原理入手,建立了双闭环直流调速系统的数学模型,并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理,对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算,利用SIMULINK对系统进行了各种参数给定下的仿真,通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上,本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统,详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试,表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠,具有较好的静态和动态性能,达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计,并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。

一、设计目的 通过对一个实用控制系统的设计,综合运用科学理论知识,提高工程意识和实践技能,使学生获得控制技术工程的基本训练,培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求 完成所选题目的分析与设计,进行系统总体方案的设计、论证和选择;系统单元主电路和控制电路的设计、元器件的选择和参数计算 三、直流调速系统整体设计 1、直流电机PWM调速控制原理 直流电动机转速公式为: n=(U-IR)/Kφ 其中U为电枢端电压,I为电枢电流,R为电枢电路总电阻,φ为每极磁通量,K为电动机结构参数。 直流电机转速控制可分为励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法用得很少,大多数应用场合都使用电枢电压控制法。随着电力电子技术的进步,改变电枢电压可通过多种途径实现,其中脉冲宽度调制(PWM)便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比)来调整直流电机的电枢电压U,从而控制电机速度。 PWM的核心部件是电压-脉宽变换器,其作用是根据控制指令信号对脉冲宽度进行调制,以便用宽度随指令变化的脉冲信号去控制大功率晶体管的导通时间,实现对电枢绕组两端电压的控制。在本次课程设计采用双闭环直流调速系统进行调速控制。 2、双闭环直流调速系统 A.双闭环调速系统的工作过程和原理:电动机在启动阶段,电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号,经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值, 电动机以最大电

直流稳压电源设计报告multisim

西安文理学院机械与材料工程学院专业课程设计报告 专业班级测控技术与仪器一班 课程电子技术课程设计 题目直流稳压电源的设计 学号 学生姓名 指导教师 2017年3月

西安文理学院机械与材料工程学院 课程设计任务书 学生姓名 11 专业班级 15级测控技术与仪器1班学号2807150120 指导教师 22 职称讲师教研室测控 课程电子技术课程设计 题目 直流稳压电源的设计 任务与要求 使用Multisim仿真软件,设计一个采用220V,50Hz交流电网供电,固定输出的集 成稳压电源,其指标为U O =+12V; I O max=800mA。 设计要求: (1) 设计系统总体框架 (2) 设计电路 (3) 绘制电路图并仿真 (4) 撰写设计报告 开始日期 2017.3.10 完成日期 2017.3.24 2017年 2 月 24 日

直流稳压电源的设计 摘要 本设计是设计一个由220V,50Hz交流电源供电,输出为12V电压,限制电流800mA 的交流稳压电源。 首先使用电源变压器将220V的电网电压变成所需要的交流电压,经过由二极管组成的桥式整流电路,将正负交替的正弦交流电压变成单方向的脉动电压,再经过滤波电容使输出电压成为比较平滑的直流电压,在以三端固定式集成稳压器7812为核心构成的直流稳压电路,使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。这类稳压器有输入,输出和公共端三个端口,输出电压固定不变,所以输出稳定性极好。本设计就是应用上述原理实现了直流稳压电源的设计。 关键词:直流稳压电源;三端稳压器;变压器;滤波电容;整流二极管。

目录 第一章任务与要求 (1) 第二章总体布局与各部分电路分析 (1) 2.1 系统模块 (1) 2.2 总体设计 (1) 2.3 直流电源的组成及各部分的筛选与作用 (2) 2.3.1 变压电路 (2) 2.3.2 整流电路 (2) 2.3.3滤波电路 (6) 2.3.4稳压电路 (7) 第三章制作和调试 (8) 第四章实验心得体会及致谢 (9) 第五章参考文献 (10)

直流调速系统设计

直流调速系统设计 电气工程学院)摘要: 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点,所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。常用的电机调速系统有转速闭环控制系统和电流闭环控制系统,二者都可以在一定程度上克服开环系统造成的电动机静差率,但是不够理想。实际设计中常采用转速、电流双闭环控制系统,一般使电流环(ACR)作为控制系统的内环,转速环(ASR)作为控制系统的外环,以此来提高系统的动态和静态性能。本文是按照工程设计的方法来设计转速和电流调节器的。使电动机满足所要求的静态和动态性能指标。电流环应以跟随性能为主,即应选用典型Ⅰ型系统,而转速环以抗扰性能为主,即应选用典型Ⅱ型系统为主。关键词:直流双闭环调速系统电流调节器转速调节器1 设计任务及要求1、1设计任务设计V-M双闭环直流可逆调速系统1、1、1技术数据:?直流电动机:额定电枢电压=400V,额定功率1、 9kW,额定电枢电流=6、9A,额定转速=855r/min,电动机电动势系数Ce=0、1925Vmin/r,允许过载倍数λ=1、5;?晶闸管装置放大系数:Ks=40;整流装置平均滞后时间常数=0、00167s,? 电枢回路总电阻:R=

11、67Ω;?电枢回路电感110mH,电力拖动系统机电时间常数Tm=0、075s;?电枢电流反馈系数:β=0、121V/A (≈10V/1、5),电流滤波时间常数=0、002s;?转速反馈系数α=0、01 V、min/r(≈10V/);转速滤波时间常数=0、01s;1、2设计要求:(1) 根据试凑法设计电流调节器和转速调节器参数进行仿真,电流超调量≤5%;实现转速无静差,空载起动到额定转速时的转速超调量≤5%;(2) 试利用Matlab仿真软件中的Simulink或Simulink中的Power system模块进行仿真,在Matlab仿真软件中构建仿真模型;(3) 用Plot函数绘制理想空载启动到设定转速500r/min下电机启动过程,转速达到设定值后经过20s给定反向信号=-10V时正反转启动过程中转速、电枢电流波形。(4) 对仿真波形及结果进行分析。2 V-M双闭环调速系统的设计改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。尽管电枢反接需要较大容量的晶闸管装置,但是它反向过程快,由于晶闸管的单向导电性,需要可逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路,电动机正转时,由正组晶闸管装置VF供电;反转时,由反组晶闸管装置VR供电。如图1所示两组晶闸管分别由两套触发装置控制,可以做到互不干扰,都能灵活地控制电动机的可逆运行,所以本设计采用两组晶闸管反并联的方式。并且采用三相

电力拖动自动控制课程系统设计

1设计分析 1.1双闭环调速系统的结构图 直流双闭环调速系统的结构图如图1所示,转速调节器与电流调节器串极联结,转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制PWM 装置。其中脉宽调制变换器的作用是:用脉冲宽度调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电机转速,达到设计要求。 图1 双闭环调速系统的结构图 1.2 调速系统起动过程的电流和转速波形 如图2所示,这时,启动电流成方波形,而转速是线性增长的。这是在最大电流(转矩)受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。 (a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程 I dL n I d I dm I dL n I d O I dm I n n (a)(b)

(b)理想快速起动过程 图2 调速系统起动过程的电流和转速波形 1.3 H桥双极式逆变器的工作原理 脉宽调制器的作用是:用脉冲宽度调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定宽度可变的脉冲电压序列,从而平均输出电压的大小,以调节电机转速。 H形双极式逆变器电路如图3所示。这时电动机M两端电压 U的极性随 AB 开关器件驱动电压的极性变化而变化。 图3H形双极式逆变器电路 双极式逆变器的四个驱动电压波形如图4所示。

O O O O U g1 U g2 U -Us i d 图4 H 形双极式逆变器的驱动电压波形 他们的关系是:1423g g g g U U U U ==-=-。在一个开关周期内,当0on t t ≤<时,晶体管1VT 、4VT 饱和导通而3VT 、2VT 截止,这时AB s U U =。当on t t T ≤<时,1VT 、4VT 截止,但3VT 、2VT 不能立即导通,电枢电流d i 经2VD 、3VD 续流,这时AB s U U =-。AB U 在一个周期内正负相间,这是双极式PWM 变换器的特征,其电压、电流波形如图2所示。电动机的正反转体现在驱动电压正、负脉冲的宽窄上。 当正脉冲较宽时,2 on T t > ,则AB U 的平均值为正,电动机正转,当正脉冲较窄时,则反转;如果正负脉冲相等,2on T t =,平均输出电压为零,则电动机停止。 双极式控制可逆PWM 变换器的输出平均电压为 21on on on d s s t T t t U U U T T T -??= -=- ??? 如果定义占空比on t T ρ=,电压系数d s U U γ= 则在双极式可逆变换器中 21γρ=-

厦门双极柔性直流输电工程系统设计

研究背景 基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流系统由于谐波畸变小且开关损耗低,是高电压大容量直流输电的重要发展方向。目前,世界X围内基于MMC的柔性直流工程发展迅猛;国内已有5项MMC工程投运,同时还有多项高压乃至特高压MMC工程处于规划之中,并可能成为我国未来大区域电网互联的重要手段。与交流输变电工程不同,柔性直流工程需要根据送受端交流系统条件、输电距离、投资和占地等条件开展定制化的系统设计。 (来源:电力系统自动化ID:AEPS-1977) ±320kV/1000MWXX柔性直流输电工程(以下简称XX工程)是世界X围内第一个采用双极接线的柔性直流工程,也是额定直流电压和输送容量均达到世界之最的柔性直流工程,两端换流站鸟瞰示意图如图1所示。与以往对称单极柔性直流工程相比,首次采用的双极接线和大传输容量对工程的系统设计提出了新的要求。本文对双极高压大容量柔性直流工程的系统设计展开研究,研究结论在XX工程得到成功应用,验证了设计方案和技术参数的正确性。 (a) 彭厝换流站 (b) 湖边换流站 图1 XX工程换流站鸟瞰示意图 1 主接线及运行方式 当高压大容量柔性直流工程采用对称单极接线,存在如下问题: 1)与同容量双极柔性系统相比,可靠性较低。 2)换流单元采用三台单相双绕组变压器,导致变压器容量大,运输困难。 3)换流站设备的绝缘水平要求较高。考虑到上述因素,XX工程采用双极带金属回线的主接线,主接线设计如图2所示。

图2 双极柔性直流换流站接线示意图 根据主接线设计特点和转换开关配置方案,XX工程存在以下3种运行方式: 方式1:双极带金属回线单端接地运行(见图3(a))。其中,接地点仅起钳制电位的作用,不提供直流电流通路。双极不平衡电流通过金属回线返回。 方式2:单极带金属回线单端接地运行(见图3(b))。接地点的作用同方式1,且单极极线电流通过金属回线返回。 方式3:双极不带金属回线双端接地运行(见图3(c))。双极不平衡电流通过大地回路返回。该方式为运行方式转换过程中出现的临时方式,且必须保证直流系统处于双极对称状态。

直流调速系统设计实训报告

实训报告课程名称:专业实训 专业:自动化班级:103031学号:10303104姓名:徐红颖指导教师:王艳秋成绩: 完成日期:2014 年1月9 日

任务书

1 单闭环直流调速系统 对于单闭环直流调速系统来说,转速是输出量,一般我们引入的是转速负反馈构成闭环调速系统。转速负反馈系统是在电动机上安装一台测速电机TG,引出和输出量转速成正比的负反馈电压Un,和转速给定电压Ua*进行比较,得到偏差电压ΔUa,经过放大器A,产生驱动或触发装置的控制电压Uct,与控制电动机的转速,组成了反馈控制的闭环调速系统。在单闭环系统中,转速单闭环使用较多。而一般采用的比例调节器的调速系统还是有静差,为了消除静差,可用积分调节器替代比例调节器。 反馈控制系统的规律是如果要想维持系统中的某个物理量基本不变,就要引用该量的负反馈信号去与恒量给定相比较,组成一个闭环系统。对于调速系统来说,如果想提高静态指标,就得提高静特性硬度,也就是希望转速在负载电流变化时或受到扰动时基本不变。要想维持转速这一物理量不变化,最有效和最直接的方法就是采用转速负反馈构成转速闭环调节系统。 1.1 主电路设计 直流调速系统电路的组成主要由主电路和控制电路两大部分组成,知道了电路组成的两大部分后,就应该确定主电路的接线方式和系统的控制方案。整流变压器由变压部分和整流部分组成,其变压部分将电网电压降压并变成稳定的交流电,整流部分将变压后的交流电整流为恒定40V的直流电压供给直流电动机的励磁回路,整流变压器变压后的交流电两端另接一个单相桥式全控整流电路,输出的可调直流电加在直流电动机的电枢回路。保护环节采用的是过电压保护的一种--阻容吸收,将其并联在整流变压器二次侧起到保护电路的作用。 主电路的设计需要准备的资料: 1 单相整流模块:MZKD-ZL-50 了解其功能,技术参数,电路内部结构,外部接法,控制线管脚接法,安装说明2电机参数:直流电机,额定电压24V,额定电流6A,励磁电压24V,最大允许电流50A,了解电机不同的接线形式,重点掌握电机他激(并激)方式的接线方法。 3 电机转速测量的检测器:光电编码器(E6B2-C)

简易数控直流电源设计的报告

简易数控直流电源

数控直流电源是一种常见的电子仪器,广泛应用于电路,教学试验和科学研究等领域。目前使用的可控直流电源大部分是点动的,利用分立器件,体积大,效率低,可靠性差,操作不方便,故障率高。随着电子技术的发展,各种电子,电器设备对电源的性能要求提高,电源不断朝数字化,高效率,模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计的新一代——数控直流电源,它不但电路简单,结构紧凑,价格低廉,性能优越,而且由于单片机具有计算和控制能力,利用它对数据进行各种计算,从而可排除和减少模拟电路引起的误差,输出电压和限定电流采用数输入采用键盘方式,电源的外表美观,操作使用方便,具有较高的使用价值。 关键词:数控直流电源单片机 ABSTRACT Numerical control dc power is a common electronic instrument, is widely used in the circuit, the teaching experiment and scientific research, etc. Current use of controlled most of the dc power supply is the point start, the use of the device division, big volume, low efficiency, poor reliability, operation convenience, not high failure. With the development of electronic technology, various kinds of electronic, electrical equipment to improve the performance requirements of power, the power supply, high efficiency, the constant digital modular and intelligent development. Based on the single chip computer system as the core and the design of a new generation of numerical control dc power, it-not only circuit is simple, compact structure, the price is low, superior performance, and because the single-chip microcomputer with the calculation and control ability, use it for data, so as to eliminate all kinds of calculation and reduce the error caused by the analog circuit, output voltage and current limit the number of the keyboard input way, the power supply appearance, convenient in operation, has higher application value. Key words:Numerical control dc power Single-chip microcomputer

双闭环直流调速系统工作原理

双闭环直流调速系统设计 内容摘要 电机自动控制系统广泛应用于各行业,尤其是工业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机作原动机。有效地控制电.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。有效地控制电机,提高其运行性能,具有很好的现实意义。本文介绍了基于工程设计对直流调速系统的设计,根据直流调速双闭环控制系统的工作原理以及介绍变频调速技术的发展概况,变频调速技术的发展趋势关键词:双闭环控制系统,转速控制环,系统现状,发展趋势 英文翻译:Electrical automatic control system widely used in various industries, especially in industry. Most of the production machinery used in these industries motor as a prime mover. Effectively control electricity. Dc motor has a good start, braking performance, adaptable to smooth speed regulation in large scale, in many need to speed or fast forward and reverse has been widely used in the area of electric drive. Effectively control motor, improve its operation performance, has the very good practical significance. I ntroduced in this paper, based on the engineering design to the design of dc speed regulating system, the working principle of the double closed loop control system of dc speed regulating and also I ntroduce the development general situation and the development trend Key words: double closed loop control system, speed control loop, th e status quo,the development of trend 一:引言 矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备,是“四大运转设备”之一。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点,且工作状况经常交替转换。 近几年,交流调速飞速发展,逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。直流调速理论基础是经典控制理论,而交流调速主要依靠现代控制理论。不过最近研制成功的直流调速器,具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、

直流电转速系统设计

直流电转速系统设计 摘要 本文设计了直流电机转速控制系统,用来控制直流电机。转速该系统电路主要由主电路和控制电路组成,主电路由桥式PWM变换器电路构成,控制电路由AT89C51单片机来实现。控制电路中还包括键盘、复位、驱动电路等外围电路。系统的核心就是通过主电路产生PWM波来控制电机转动,通过调节占空比就能达到控制转速的目的。桥式可逆PWM变换器电路中有四个端口D1 、D2、D3、D4当占空比大于0.5时,D1 与D4导通电机正转、当占空比小于0.5时,D2与D3导通电机反转、当占空比为0时电机停止转动。通过键盘输入信号来控制电机加速、减速、正传或反转。 关键词:AT89C51;PWM技术;直流电机 Abstract DC motor has been widely used in various fields. In this paper, the DC motor speed control system is designed to control the DC motor speed. The system circuit mainly consists by the main circuit and control circuit. The main circuit consists by a bridge PWM converting circuit, control circuit achieved by the AT89C51 microprocessor. The control circuit also includes the keyboard, reset, drive, circuit and other peripheral circuits. The core of the system is to generate the PWM wave through the main circuit to control the motor rotation, By adjusting the duty cycle can achieve the purpose of controlling the speed .Bridge riverside PWM converter circuit has four ports D1, D2, D3, D4.When the duty cycle is greater then 0.5, D1 and D4 turn on the motor .When the duty cycle is less than 0.5, D2 and D3 turn on the motor reversal the motor stops turning when the duty cycle is 0. We can control the motor acceleration .deceleration, forward or reverse through the keyboard input signal. Key words: AT89C51 microcontroller; PWM technology; DC Motor 1引言

H桥可逆直流调速系统设计与实验(1)

燕山大学 CDIO课程项目研究报告 项目名称: H桥可逆直流调速系统设计与实验 学院(系):电气工程学院 年级专业: 学号: 学生: 指导教师: 日期: 2014年6月3日

目录 前言 (1) 摘要 (2) 第一章调速系统总体方案设计 (3) 1.1 转速、电流双闭环调速系统的组成 (3) 1.2.稳态结构图和静特 (4) 1.2.1各变量的稳态工作点和稳态参数计算 (6) 1.3双闭环脉宽调速系统的动态性能 (7) 1.3.1动态数学模型 (7) 1.3.2起动过程分析 (7) 1.3.3 动态性能和两个调节器的作用 (8) 第二章 H桥可逆直流调速电源及保护系统设计 (11) 第三章调节器的选型及参数设计 (13) 3.1电流环的设计 (13) 3.2速度环的设计 (15) 第四章Matlab/Simulink仿真 (17) 第五章实物制作 (20) 第六章性能测试 (22) 6.1 SG3525性能测试 (22) 6.2 开环系统调试 (23) 总结 (26) 参考文献 (26)

前言 随着交流调速的迅速发展,交流调速技术越趋成熟,以及交流电动机的经济性和易维护性,使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场,并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高,如要求快速起制动、突加负载动态速降时,单闭环系统就难以满足。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程中的电流或转矩。在单闭环系统中,只有电流截至负反馈环节是专门用来控制电流的,但它只是在超过临界电流值以后,靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击,并不能很理想的控制电流的动态波形。实际工作中,在电机最大电流受限的条件下,充分利用电机的允许过载能力,最好是在过渡过程中始终保持电流转矩为允许最大值,使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动,到达稳定转速后,又让电流立即降下来,使转矩马上与负载相平衡,从而转入稳态运行。实际上,由于主电路电感的作用,电流不能突跳,为了实现在允许条件下最快启动,关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程,按照反馈控制规律,电流负反馈就能得到近似的恒流过程。问题是希望在启动过程中只有电流负反馈,而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端,到达稳态转速后,又希望只要转速负反馈,不要电流负反馈发挥主作用,因此需采用双闭环直流调速系统。这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用在不同的阶段。 项目预期成果: 设计一个双闭环可逆直流调速系统,实现电流超调量小于等于5%;转速超调量小于等于5%;过渡过程时间小于等于0.1s的无静差调速系统。 项目分工:参数计算: 仿真: 电路设计: 电路焊接: PPT答辩: 摘要

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