电力拖动课程设计vm直流调速系统

题 目: V-M 双闭环不可逆直流调速系统设计

初始条件：

1．技术数据：

晶闸管整流装置：Rrec=0.032Ω，Ks=45-48。

负载电机额定数据：P N =90KW ，U N =440V ，I N =220A ，n N =1800r/min ，Ra=0.088Ω，λ=1.5。 系统主电路：R ∑=0.12Ω，Tm=0.1s

2．技术指标

稳态指标：无静差（静差率s ≤2, 调速范围 D≥10 ）

动态指标：电流超调量：i δ≤5%，起动到额定转速时的超调量：n δ≤8%，（按退饱和方式计算）

要求完成的主要任务:

1．技术要求：

(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围

（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作。

(2) 系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）

(3) 动态性能指标：转速超调量n δ＜8%，电流超调量i δ＜5%，动态速降Δn≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）t s ≤1s 。

(4) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。

(5) 调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。

2．设计内容：

(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。

(2) 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）。

(3) 动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 调节器与ACR 调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。

(4) 绘制V-M 双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）。

(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书。

时间安排：

课程设计时间为一周半，共分为三个阶段：

（1）复习有关知识，查阅有关资料，确定设计方案。约占总时间的20% （2）根据技术指标及技术要求，完成设计计算。约占总时间的40%

（3）完成设计和文档整理。约占总时间的40%

目录

摘要 (1)

1 设计任务及要求 (2)

1.1设计任务 (2)

1.2 设计要求 (2)

2 转速、电流双闭环直流调速系统的组成和主电路设计 (3)

2.1 转速双闭环直流调速系统的组成 (3)

2.2 主电路设计 (4)

2.2.1 整流装置的选择 (4)

2.2.2 加入整流变压器和平波电抗器的必要性 (4)

2.2.3 三相桥式全控整流主电路 (5)

3 主电路的元件参数计算 (6)

3.1 整流变压器参数计算 (6)

3.1.1 次级电压U2的计算 (6)

3.1.2 次级电流I2及变压器容量的计算 (7)

3.2 晶闸管参数计算 (7)

3.2.1 晶闸管额定电压U TN (7)

3.2.2 晶闸管额定电流I TN (7)

3.3 平波电抗器参数计算 (7)

3.3.1 电枢电感L M的计算 (8)

3.3.2 整流变压器漏电感L B的计算 (8)

3.3.3 最小负载电流为I dmin时保证电流连续所需的主回路

电感量L的计算 (8)

3.3.4 保证电流连续的临界电感量L dcr (8)

4 保护电路的设计及其元件参数的计算 (9)

4.1 过电压保护 (9)

4.1.1 直流侧过电压保护 (9)

4.1.2 关断缓冲电路 (9)

4.1.3 交流侧过电压保护 (9)

4.2 短路过电流保护 (11)

4.3 过电流保护 (12)

5 检测电路、调节器与驱动控制电路设计 (13)

5.1 检测电路设计 (13)

5.2 调节器结构设计 (13)

5.3 驱动控制设计 (14)

6 系统的动态设计 (16)

6.1 电流调节器的设计 (16)

6.2 转速调节器的设计 (17)

6.3 验证动态指标 (18)

7 基于simulink的系统仿真 (19)

8 结束语 (21)

参考文献 (21)

附录电气原理总图 (22)

本科生课程设计成绩评定表

摘要

直流电动机具有良好的起、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应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称V-M 系统），和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。

本文首先明确了设计的任务和要求，在了解了转速电流双闭环直流调速系统的调速原理后依次对主电路，保护电路，检测电路和触发电路进行了设计，并且计算了相关参数。在达到稳态性能指标后，通过对调节器的参数设计，达到设计要求的动态性能指标。在设计完毕后，还用matlab 进行了仿真。

最后给出了这次设计的心得体会和系统的电气总图。

1设计任务及要求

1.1 设计任务

根据题目所给的技术数据和指标设计V-M 双闭环不可逆直流调速系统。

1.2 设计要求

1．技术要求：

(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作。

(2) 系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）。

(3) 动态性能指标：转速超调量n δ＜8%，电流超调量i δ＜5%，动态速降Δn≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）t s ≤1s 。

(4) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续。

(5) 调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。

2．设计内容：

(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。

(2) 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）。