转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计

武汉理工大学华夏学院

信息工程课程设计报告书

课程名称运动控制系统

课程设计总评成绩

学生专业班级自动化1113

学生姓名、学号10212411322

指导教师姓名李文彦

课程设计起止日期2014.9.9--2012.9.17

课程设计基本要求

课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。为了加强课程设计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定如下基本要求。

1. 课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答辩等4个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。

2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中，课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。

3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性，考核成绩占30%左右。

4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平，项目测试性能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中，考核成绩占25%左右。

5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养自己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分和理解能力。文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中，考核成绩占10%左右。

6. 答辩是课程设计中十分重要的环节，由课程设计指导教师向答辩学生提出2～3个问题，通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际技能掌握的程度，以及对问题的理解、分析和判断能力。答辩考核成绩占25%左右。

7.学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节，按时完成课程设计报告书交给课程设计指导教师评阅。课程设计指导教师应认真指导学生课程设计全过程，认真评阅学生的每一份课程设计报告，给出课程设计综合评阅意见和每一个环节的评分成绩（百分制），最后将百分制评分成绩转换为五级分制（优秀、良好、中等、及格、不及格）总评成绩。

8. 课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料，应按课程、班级集成存档交实验室统一管理。

一、课程设计项目名称

转速电流双闭环不可逆直流调速系统的设计

二、项目设计目的及技术要求

设计目的

设计双闭环直流不可逆调速系统，掌握系统工作原理，学习调速系统

的主回路和调节器的工程设计方法。

技术要求及初始条件：

1.直流电机参数：电机型号：Z4-180-11，额定功率：160KW，额定电压440V，

额定电流339A，额定转速1500 r/min ，电枢内阻Ra＝0.08Ω，飞轮惯量GD2=86.24

m，电机过载倍数λ＝1.5，Ks＝40，T l＝0.03 s，Tm＝0.18 s，α＝0.07 v.min/r, N.2

β=0.05 v/A 。

2.测速发电机参数：23W，110V，0.21A，1900 r/min，永磁式。

3.设计指标：静态：D=10，S≦5％，转速和电流稳态无差；动态：电流超调量

小于5％，转速超调量小于10％。具有过电流过电压保护功能。

设计任务:

1. 主电路及其保护电路设计：i：选择主回路的电路形式；ii：整流变压器的计算；iii：SCR的选择；iv：SCR的保护。

2.转速调节器ASR及电流调节器ACR的设计。

3.触发电路设计或选择：要求产生双窄脉冲。

4.提供系统总电路图。

设计要求:

1．对系统设计方案的先进性、实用性和可行性进行论证，说明系统原理。

2. 画出单元电路图，给出系统参数计算过程，说明工作原理。

3.对项目设计结果进行分析。

3. 画出整体电路原理图，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。

4.课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷

同现象。

三、主电路及其保护电路设计

1、选择主回路的电路形式

转速、电流反馈控制直流调速系统原理图

2、整流变压器的计算:

2.1、整流电路的选择

整流电路选用三相桥式全控整流电路，它的输出电压波动小，适合直流电动机的负载，并且该电路组成的调速装置调节范围广，是目前应用最为广泛的整流电路。三相半波整流电路晶闸管使用数量为三相桥式可控整流电路的一半，但是性能不如三相桥式全控整流电路要好，故选择三相桥式整流电路

三相桥式全控整流电路实际上是组成三相半波晶闸管整流电路中的共阴极组和共阳极组串联电路，如图所示：

共阴极组的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组的三个晶闸管分别为VT4,、

VT6、VT2。从分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。为了构成一个完整的电流回路，要求有两个晶闸管同时导通，其中一个在共阳极组，另外一个在共阴极组，且不能为同一相的晶闸管。

2.2、变压器的选择与计算:

为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，，晶闸管交流侧的电压U2只能在一个较小的范围内变化，为此必须精须精确计算整流变压器次级电压U2。影响U2值的因素有：

（1）U2值的大小首先要保证满足负载所需求的最大直流值Ud。

（2）晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用UT表示。

（3）变压器漏抗的存在会产生换相压降。

（4）平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降

（5）电枢电阻的压降。

（6）电网的波动

（7）整流主电路形式

所以，综上所述，可得U2表达式：

变流变压器的计算系数