晶闸管电动机调速系统设计.docx

分类号:单位代码：毕业论文（设计）晶闸管一电动机调速系统的设计姓名一学号年级专业系（院）指导老师摘要双闭环调速系统是现阶段最为常用的调速系统。该系统具有结构简洁、可操作性好、调速精度很高、牢靠性及稳定性也很志向等优点。该系统设置了调整转速的转速调整器和调整电流的电流调整器两个调整器来实现转速调整。本设计是基于对VM系统的设计，先完成系统的结构框架，确定主电路的组织形式并完成对其各个元器件的设计、选型及选参.之后设计了包括爱护电路及缓冲电路在内的整个驱动电路。继而是本文的重点一一限制电路的设计,确定其结构和元部件，并完成各元件参数计算。最终，用MATLAB仿真软件对整个电路进行了仿真，并附上了整个系统的电气总图.关键词：直流调速系统；Pl调整器;仿真分析；AbstractDoubleclosed-loopspeedcontrolsystemistheidealperformancewideapplicationofDCspeedregulatingsystem.Thissystemhassimplestructure,goodoperabilityandhighprecisionofspeedandreliabilitywithadvantagesofhighstability,widespeedrange<>Doubleclosedloopspeedregulationsystemsettingthespeedregulatorandcurrentregulatortoadjustthespeedandcurrentrespectively,toachievethegoalofsteadyspeedoThisdesignadoptsthree-phasefully-controlledbridgecircuitofpowersupply»makesurethestructureofthewholesystemframework,determinetheorganizationformofthemaincircuitandcompletethevariouscomponentsofthedesign>typeselection,choosetoparticipate.Afterdesign,includingprotectionandbuffercircuit,drivecircuitoIntheend,isthefocusofthisarticle,thedesignofthecontrolcircuit,determinethestructureandcomponents,andcompletecontrolcircuitelementparameterscalculation,MATLABsimulationsoftwareforthewholecircuitaresimulated,attachtheelectricalgenerallayoutofthewholesystem<>Keywords：DCspeedcontrolsystem：PIregulator;simulationanalysis；1绪论11.1晶闸管电动机直流调速系统的发展及概述1Io2探讨课题的目的和意义11.3设计要求和内容12系统电路的结构和组成22.1主电路的选择及确定22.2双闭环调速系统的组成33主电路各器件的选择和计算43.1整流变压器的计算和选择43o2整流晶闸管的选型53.3平波电抗器的选型63。4主电路爱护电路的设计73.5驱动电路的设计114转速、电流双闭环调速系统的设计124.1电流调整器的设计124.2转速调整器的设计155基于MATLAB的系统仿真20附图23结论24参考文献24谢辞251绪论Io1晶闸管电动机直流调速系统的发展及概述调速限制系统自诞生以来就发展异样快速。20世纪初期出现了第一支电子管（可在真空中限制电子流）彳艮快便有了用对密封在管内的水银进行蒸储产生的电弧来限制电流的水银整流器。其性能及早期晶闸管极为相像。1947年贝尔独创了晶体管,它应用硅二极管作为半导体,由于其优异的性能而得到广泛应用,到了1964年，晶闸管整流装置系统进一步成熟，逐步取代了早期的整流器,使变流技术发生天翻地覆的变更.直流电机因为限制精度比较高且易于限制,始终被广泛应用，被人们认犯难以被其他电机所取代。直流电机起、制动性能特别志向，可以很便利的大范围内平滑调速,在快速正反转的运动限制领域中应用更是广泛。直流调速技术是电力电子技术中发展较早的技术,在各方面都已趋于成熟,所以应首先弄清直流传动限制系统.Io2探讨课题的目的和意义V-M系统一般是通过调整触发脉冲的相位来变更电压幅值从而实现平滑调速的。但对高精度负载来说，正常的开环调速系统一般不能满意对静差率的要求，这时就必须要采纳闭环限制系统.闭环调速系统中，单闭环调速系统的调整作用受各个环节的迟滞,其抗扰动的实力较差。而双闭环调速系统由于增加了一个内环反馈，扰动须要通过内外两环反馈，往往调速性能更为志向，因此，其在电气传动领域当被广泛采纳，它有着优良的动、静态特性。而且多种困难的交、直流运动限制系统均是以其为基础,所以驾驭双闭环调速系统对人们的生产生活有着至关重要的作用。K3设计要求和内容Io3。1调速系统设计要求1 .该调速系统可连续平滑调速，具有足够宽的调速范围。2 .该限制系统具有优良的静态性能，无静差。3 .该调速系统稳态性能：调速范围不小于20,静差率不大于百分之五。4 .系统技术参数：电动机参数：rrgIX山电枢回路总电阻：目Io3。2系统设计内容本设计基于转速、电流双闭环调速系统，主要包含以下几个方面。1«依据题目要求，确定主电路及调速电路的构成，并绘出其原理图。2。确定主电路各个元部件，并完成各个元部件主要参数的计算。3。驱动电路的设计及完成。4.o绘制出整个系统原理图，并用MatIab仿真软件完成仿真分析作业.2系统电路的结构和组成2o1主电路的选择及确定在生产生活中并没有大规模存在的直流电，一般须要将三相电经整流环节整流成直流电后才能向直流电机供电.当然，在这个过程中间必需有驱动电路及爱护电路。我们须要依据各个元件在电路当中的位置及作用来分别选择及计算各自参数，如图21所示为本设计系统电路设计框图。图2.1系统电路设计框图在V-M系统中，一般是用变更脉冲的相位的方法来变更输出电压，最终来实现调速。由于本设计对直流脉动电压的要求比较高，再考虑经济性等方面，主电路选择三相全控桥整电路来供电。由于该型电路输出电压的脉动较大，其所须要串接的平波电抗器的感抗值可相应削减近一半.这是其电路的明显优点，且所需整流装置响应速度快、工作效率高，能量损耗小.综合选晶闸管三相全控桥整电路供电。直流电机一般是通过变更电枢端电压、变更励磁、变更电枢回路总电阻这三种方法来实现调速的.而变更电枢总电阻是无法实现平滑调速，减弱磁通的方式又会受到调速范围的制约，一般只是协助调压方案,调压才是调速限制系统最理性的调速方式,电压调速一般须要有专用的供电电源,可控整流装置一般采纳半控器件的代表-晶闸管，利用晶闸管的单向导电性和移相限制原理结合在一起的技术，来实现平滑调压。VM系统主电路原理图如2-2所示:方法前文已叙，通过调整GT来移相，从而变更电压幅值来实现平滑调速3.IXI图2-2V-M系统原理图主电路原理图如图23所示，三相全桥电路由三个晶闸管组成共阴极晶闸管组，另三个晶闸管接成共阳极晶闸管组,当两组晶闸管中承受电压模值最高的两个晶闸管同时也接到门极触发脉冲而导通的时候，整个电路构成一个完整的闭合网路。晶闸管的触发角是相同的，每个周期内全部晶闸管都要依据编号轮番触发导通一次，每个晶闸管触发脉冲间隔60度。当然,电路中也要有过电压、过电流等爱护装置。某些场合下单环系统并不能满意生产的须要。比如,须要反复启停的负载就会对电机承受过载的实力有更高的要求，为满意这些高要求的负载,我们须要在闭环系统中添加电流负反馈环节。实际当中系统除了要限制转速，还须要常常快速启停,如车床等，为了有更好的效益，我们要求过渡过程也要尽可能短.在启动的时候，启动电流会快速达到峰值，而大部分时间内均小于该峰值，这就说明电机在启动过程中其过载实力仍有很大潜力。假如能使电机在大转矩下快速启动，启动时间就会相应的缩短。这就是志向的启动状态,电机的启动电流会快速加大到最大允许值回，且维持到转速增加到合适的大小后，电流再下降回正常值.这个过程须要ACR来调整电流，加上之前调整转速的调整器，这形成了双闭环调速系统.如图24所间保持才I段电流过大的时候ASR就会达到，这时ACR就会发生作用,系统调整电流至新的稳定状态.这就是两个Pl调整器内、外环两重调整的效果.3主电路各器件的选择和计算3。1整流变压器的计算和选择在绝大多数场合下，整流装置须要的电压及电网电压并不匹配；另外，为了实现两者之间的电气隔离，通常须要在两者之间装配整流变压器,在此选型连接方式的整流变压器,以下分别计算其参数O(1)回的计算为了维持系统的正常工作，变压器一次侧电压回不宜波动太大，对回产生影响的参数一般有：(1)负载电流的最大值。(2)晶闸管本身导通的管压降.(3)平波电抗器产生的电压降。(4)电枢电阻的压降.忽视这些因素，对本设计而言，回采纳阅历公式：计算得回=12()。6臼127.0V,取回=125V(2)回和目的计算不计励磁电流，依据磁动势平衡原理可知:(32)查表31可知三相全桥电路N)表315度流变压器计算系数一览表【XIXIIXIIXIIXIIXIaSaIo17LrJLrJgagLjULJ回山口山口SXLrJ3山山回则三相全桥整大电感负载时二次侧电流：(3-3)解得回=51。9A变压器二次侧额定容量a为：三(3-4)解得0=19o46KVA设计选择的整流变压器。3.2整流晶闸管的选型合理选择晶闸管可以使其平安牢靠经济的运行。选择晶闸管主要是看以下两个参数,额定电流及额定电压。先确定a,a必需大于元件所承受的峰值电压a,一般还须要有23倍的平安余量，计算公式：(35)本设计属三相全控桥整电路，则晶闸管可能承受的最大电压:计算:(36)取8(X)V之后确定3,其有效值应不小于负载电流的最大值。一般也须要考虑1.52倍平安余量。l(3-7)解得(3-8)解得则晶闸管的额定电流:1.三(39)解得选晶闸管取额定电流为50A.综上所述，本设计选用晶闸管的型号为KP50A3o3平波电抗器的选型直流侧电抗器的选择直流侧电路一般须要串接个平波电抗器来抑制电流的脉动、保持系统牢靠运行、并在特定场合保证(1)限制输出电流的脉动的电感(3-10)a-一一-一三相全控桥电压脉动系数目a-一一三相全控桥电流基频r则IX(2)保证电流连续的电感回(3-11)×a-一一三相全控桥计算系数目则(3)漏电感目(3