电气工程综合设计题目

可控硅（SCR)的选择（续Ⅱ）
IAV

1.5

2
1.57
IT
n

K
n 为功率开关单元的并联 数
K SCR 并联均流系数，0.8 0.8
IT SCR 流过的电流有效值
直流电机电枢电感量的计算
La
19.1
2

C p
U额定 n额定 I额定
103
(mH)
C---补偿系数，有电枢反应补偿为0.1，无补偿为0.4
智能变流量恒压供水系统的设计
六、智能变流量恒压供水系统的设计 实验室能够提供的条件： 水箱系统 嵌入式计算机控制系统 PLC 常用接触器、继电器
电气工程综合设计的评分标准
课程设计成绩由三部分组成 实验成绩 仿真成绩 课程设计报告
实验成绩（30分）
考勤 10分 独立工作能力，工作主动性 10 实验报告 10分
电气工程综合设计的参考课题
二、可逆调速系统设计 电机参数与课程设计一同； 采用逻辑无环流或错位无环流进行设计 （参考上海大学，陈伯时，电力拖动控制系统）
电气工程综合设计的参考课题
三、三相交流异步鼠笼电机变频驱动系统设计 采用AD-DC-AC; AC/DC DC/AC Link电路设计、缓冲电路设计 开关器件：SCR、GTR 、 IGBT 、 MOSFET
Tn 2Ti Ton
转速调节器的设计（续Ⅰ）
２.选择转速调节器结构 按照工程实际，转速调节器（ＡＳＲ，Automatic
Speed Regulator）按照典型Ⅱ型系统设计。 其传递函数
GASR s
GASR
s

Kn
n s n
s
1
转速调节器的设计（续Ⅱ）
3.确定转速调节器（ＡＳＲ）参数
三相交流异步鼠笼电机变频驱动系统设计（续）
保护电路设计，电流（变化）、电压（变化） 采样、隔离、放大 主控制器采用单片机、工控机
三相交流异步鼠笼电机变频驱动系统设计（续）
三相交流鼠笼异步电动机参数 四极，额定电压380（V），额定电流3.75（A），
额定功率2.2（kW），额定转速1485（rpm），额定 功率因数0.85，折算到转子的转动惯量J=0.19 （kg*m*m），折算到定子侧的定子电阻0.435（Ω）， 折算到定子侧的转子电阻（Ω），定、转子间的互感 为0.002（mH），定子绕组自感0.002（ mH ），定 子自感0.002（ mH ）。
3.确定电流调节器的参数
i =电机电磁时间常数TTEM
按照电流调节器超调量的要求，由典型系统的相 关表格，查出Ki、电流环的小时间常数T∑I
转速调节器的设计
1.确定转速环的时间常数 转速环的时间常数包括电流环等效时间常数2T∑i、转速 环小时间常数T∑n、转速给定（反馈滤波）时间常数Ton、 转速反馈系数α . 转速给定（反馈滤波）时间常数Ton取0.1.
方法； 对象：传动执行机构，具体电机，直流电机、交流
异步电机、同步电机或相关的控制电机； 控制策略，PID、先进控制策略、智能控制、自适应
控制、MAC、MPC、GMPC、反馈控制等； 控制手段：DDC、LSI、时序电路、CPU、计算机、
PLC、工业控制计算机等
电气工程综合设计的任务与要求（续）
电气工程综合设计的内容与时间安排（续）
课题选择：在进行课程设计前思考，提出方案，有 指导老师进行判定是否可行，实验室是否有条件开 出等；
电路设计、仿真设计：1～3天； 仿真：安排两个单元时间； 硬件实验：两个单元时间； 实验总结：分析实验，写出课程设计总结报告。
电气工程综合设计的内容与时间安排（续）
可控硅（SCR)的选择（续Ⅰ）
对于三相桥式整流，可控硅（SCR)额定电压用下式计算
URRM

2

3
n
6 U2 KU
n 功率开关元件的串联数；KU均压系数，0.8-0.9
可控硅（SCR)的选择（续Ⅰ）
二、可控硅（SCR)额定电流IFAV是指SCR允许通过的最 大通态电流（工频半波平均值）。 决定SCR电流大小的是SCR的管芯温度，因此最还 从SCR的管芯温度来校核额定电流最为合适，但非常 复杂，不实用。 工程上，根据SCR电流的有效值来选择SCR的额定 电流，同时考虑1.5-2倍的安全裕量。
103
(mH)
电源频率
I额定电机额定电流
励磁回路计算
励磁电阻 Rf=Uf/If
磁场与电枢间的互感 Lm=KE/If
其中，KE是以弧度/秒为单位的电势常数，
KE

60 Ce
2
电流调节器的设计
1.确定电流环的时间常数 电流环时间常数包括整流器的失控时间常数TS、电机 电磁时间常数TTEM、电流给定（反馈滤波）时间常数 TOi、电流环的小时间常数T∑I、电流反馈系数β 、系 统直流回路的总电阻R.
仿真成绩（30分）
考勤 10分 仿真过程 10分 仿真结果分析 10分
课程设计报告（40分）
报告完整性，语言表达能力，报告整洁性等，10分 参数设计计算、元器件选择正确性 20分 结果分析及独立见解 10分
电流调节器的设计(续Ⅰ)
2.确定电流调节器的结构 电流调节器（ACR, Automatic Current Regulator）一 般按照典型Ⅰ系统设计，采用PID控制器。当然PID 就有许多种类，积分分离、微分先行等对不同的对 象，PID不同。
GACR
(s)

Ki
i
s
i
1
电流调节器的设计(续Ⅱ)
平波电抗器电感量计算
对于三相整流桥，直流回路总电感量：
L 0.693 U2 (mH) Id m in
U2变压器二次侧电压有效值；Idmin整流桥的输出最小电流
L L L 平波电抗器电感量
p L T a
三相整流变压器漏感(LT )计算
LT

1.22
UK % U2 100 I额定
电气工程综合设计的相关约束（纪律）（续）
3. 在指定的时间、地点进行指导和答疑； 4. 课程设计过程中，要多进行交流、方案的比较，
尤其要进行仿真研究； 5. 课程报告要写出心得，独立完成。
电气工程综合设计的参考课题
一、不可逆直流调速系统设计
直流它励电机，额定功率555(kW)，额定电压750 （V） ，额定电流760 （A） ，额定转速375（rpm） ， 过载系数1.5 ，电枢电阻0.14 （Ω ） ，直流回路总电 阻（包括限流电抗器） 0.14 （Ω ） ，电机及负载折 算到电机轴上的综合转动惯量J
1.课题内容； 2.设计方案与原理叙述； 3.装置元、器件选择； 4.仿真结果与分析。
电气工程综合设计的时间安排
第七学期的最后两周； 首先集中讲解，分组； 分散实验；
电气工程综合设计的相关约束（纪律）
思想上要认真对待，执行学校的学籍管理规定、上 课纪律；
加强学习主动性，按时实验，及时上机，完成实验 报告；
L
Hale Waihona Puke 2f0.04 U2 0.816 I直流电机
103
(mH)
可控硅（SCR)的选择
一、可控硅（SCR)额定电压的选择 可控硅（SCR)额定电压是指断态重复峰值电压
（UDRM）和反向重复峰值电压（URRM）中的较小的 值选取。
可控硅（SCR)额定电压应该根据整流输入电压的 峰值来选择。同时，要考虑SCR恢复阻断时的换向过 电压，操作及事故时的过电压，应该留一定的安全 余量。安全余量取2-3倍
n h Tn
h一般取h=5 计算转速环的开环放大系数KN、转速调节器的放大系数Kn
转速调节器的设计（续Ⅲ）
KN

h 1
2h2 T2n
Kn

h 1 Ce TTEM
2 h R Tn
注：上面的 ACR 、 ASR选定以后，一定要代入计算超调量进行校 核！！！！！！！！！
电机驱动的电源，电力电子技术的应用，四种基本 变换电路
输入
输出
交流
直流
直流 整流 直流斩波
交流
交流电力控制 变频、变相
逆变
电气工程综合设计的内容与时间安 排
选择课题 主电路设计：主电路的方案、参数选择； 保护电路：电流、电压保护；电力电子装置中缓冲
电路（Snubber电路）； 控制电路：控制方法（PID参数选择等） 相关仿真（在工企楼301） 实验验证（在工企楼101） 课程设计报告
硬件实验：同学相互组合，4～6人一组，接线、测 量、调试、记录协调配合；
仿真：一人一机，根据自身设计的方法，设计仿真 程序，进行仿真，分析仿真结果，尤其要检验参数 设计是否合理；
仿真在 Matlab平台上进行。
电气工程综合设计的内容与时间安排（续）
课程设计的主要成果应该在课程设计报告中。 课程设计报告应该包含以下内容
整流变压器的设计
整流变压器的参数一次侧电压U1、电流I1、二次侧的 电压U2、电流I2、变压器的视在功率（容量）S。为了 减少整流对电网的影响，整流变压器一般采用Δ /Y、 Δ /Δ 接线，具体的钟点数，根据具体情况决定。
整流变压器的设计（续Ⅰ）
一、整流变压器电压计算 整流变压器的一次侧电压受电网电压的限制，不 需要计算。二次侧电压(U2）可以根据下面的公式 计算：
电气工程综合设计的任务与要求
控制理论与控制工程（双控专业） 1. 控制理论 2. 控制工程 过程控制 运动控制 1）以速度控制为目的的调速系统； 2）以位置控制为目的的伺服系统
电气工程综合设计的任务与要求
以传动系统为例，以下几个方面应该注意： 通过传动系统设计，掌握工程背景的设计问题解决