双闭环直流调速系统课程设计报告Word文档格式.docx
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状况下α0°
时整流电压Ud0与二次电压
U2之比即
AUd0/U2B--延缓角为α时输出电压Ud与Ud0之比即
BUd/Ud0ε——电网颠簸系数系数依据设计要求采纳公式
11.2——考虑各样因数的安全
BAUUd2.1121-3由表查得
A2.34取ε0.9角α考虑10°
裕量则Bcosα0.985
222011.21061272.340.90.985UV取U2120V。
电压比KU1/U2380/1203.2。
1.1.2一次、二次相电流I1、I2的计算由表查得KI10.816KI20.816考虑变压器励磁电流得
取
1.1.3变压器容量的计算
S1m1U1I11-4S2m2U2I21-5
S1/2S1S21-6式中m1、m2--一次侧与二次侧绕组的相数
表查得m13m23S1m1U1I13×
380×
1415.6KVA
由
S2m2U2I23×
110×
44.914.85KVA
考虑励磁功率
LP220×
1.60.352kW取S15.6kvA1.2晶闸管元件的选择
晶闸管的额定电压
晶闸管实质蒙受的最大峰值电压
TNU
乘
以23倍的安全裕量参照标准电压等级即可确立晶闸管的额
定电压TNU即TNU23mU整流电路形式为三相全控桥查表
得
26UUm
则
223236236110539808TNmUUUV3-7
取
晶闸管的额定电流
选择晶闸管额定电流的
原则是一定使管子同意经过的额定电流有效值
TNI
大于实质
流过管子电流最大有效值
TI8
即
4TNI1.57AVTITI
或
AVTI57.1TI57.1TIddIIKdI1-8
考虑
1.52倍的裕量
AVTI1.52KdI1-9
式中
KTI/1.57dI--
电流计算系数。
别的还
需注意以下几点
①当四周环境温度超出
40℃时应降低元件
的额定电流值。
②当元件的冷却条件低于标准要求时也应
降低元件的额定电流值。
③重点、重要设施电流裕量可适
入选大些。
由表查得K0.368考虑1.52倍的裕量
AIAVT50
。
故
选晶闸管的型号为
KP50-7
晶闸管元件。
可用
3CT107
替代。
1.3直流调速系统的保护晶闸管有换相方便无噪音的长处。
设计晶闸管电路除了正确的选择晶闸管的额定电压、额定电
流等参数外还一定采纳必需的过电压、过电流保护举措。
正
确的保护是晶闸管装置可否靠谱地正常运转的重点。
过电压保护5以过电压保护的部位来分有沟通侧过压保
护、直流侧过电压保护和器件两头的过电压保护三种。
1交
流侧过电压保护①错误未指定书签。
阻容保护
C≥S/U226×
10×
5200/110225?
?
8F耐压≥1.5Um
1.5×
2233V由公式计算出电容量一般偏大实质采纳时
还可参照过去已使用装置状况来确立保护电压的容量这里
选CZJD-2型金属化纸介电容器电容量20uF耐压250V。
取
shU5R≥2.3U22/SemshIU2.3×
1102/5200×
1052取.2Ω
IC2πfCUC×
10-62π×
50×
20-×
6×
101100.69APR≥34IC2R34
×
0.692×
2.23.14.2W选用2.2Ω5W的金属氧化膜电阻。
②压
敏电阻的计算×
2×
110202V流通量取
5KA。
选MY31-220/5型压敏电阻。
同意误差10242V。
2直
流侧过电压保护直流侧保护可采纳与沟通侧保护同样保护同样的方法可采纳阻容保护和压敏电阻保护。
但采纳阻容保
护易影响系统的迅速性而且会造成dtdi/加大。
所以一般不采纳阻容保护而只用压敏电阻作过电压保护。
U1MA1.8-2.2UDC1.82.2×
220396440V选MY31-430/5型压敏电阻。
同意误差10484V。
3闸管及整流二极管两头的过电压保护6查下表表1-1阻容保护的数值一般依据经验选定晶闸管额定电流/μA1020501002005001000电容
/μF0.10.150.20.250.512电阻/Ω1008040201052克制晶闸管关断过电压一般采纳在晶闸管两头并联阻容保护电
路方法。
电容耐压可选加在晶闸管两头工作电压峰值mU的
1.11.15倍。
由上表得C0.5?
0?
8FR10Ω电容耐压
≥1.5mU1.5×
62U1.5×
6×
110566V选C为0.5?
8F的CZJD-2
型金属化纸介质电容器电容量0.22?
8F耐压为400V。
RPfCUm2×
10-650×
0.5×
10-6×
3×
11020.8W选R为10Ω一般
金属膜电阻器RJ-0.5。
1.3.2过电流保护迅速熔断器的断流
时间短保护性能较好是当前应用最广泛的保护举措。
迅速熔
断器能够安装在直流侧、沟通侧和直接与晶闸管串连。
1晶
闸管串通的迅速熔断器的选择接有电抗器的三相全控桥电
路经过晶闸管的有效值TI3dI55331.75A选用RLS-35迅速熔
断器熔体额定电流35A。
2过电流继电器的选择因为负载
电流为55A所以可采纳吸引线圈电流为
100A的7
JL14-11ZS型手动复位直流过电流继电器整定电流取
1.25×
5568.75A≈100A1.平3.波3电抗器的计算为了使直流负
载获得光滑的直流电流往常在整流输出电路中串入带有气
隙的死心电抗器dL称平波电抗器。
其主要参数有流过电抗
器的电流一般是已知的所以电抗器参数计算主假如电感量
的计算。
1算出电流连续的临界电感量1L可用下式计算单
位mH。
min211dIUKL3-11式中1K与整流电路形式相关的系数可由表查得mindI最小负载电流常取电动机额定电
流的510计算。
依据本电路形式查得1K0.695所以
1L1200.69555530.3mH2限制输出电流脉动的临界电感量2L
因为晶闸管整流装置的输出电压是脉动的所以输出电流波
形也是脉动的。
该脉动电流能够当作一个恒定直流重量和一
个沟通重量构成。
往常负载需要的不过直流重量对电动机负
载来说过大的沟通重量会使电动机换向恶化和铁耗增添引
起过热。
所以应在直流侧串入平波电抗器用来限制输出电流
的脉动量。
平波电抗器的临界电感量2L单位为m可用下式
计算diISUKL2223-12式中2K系数与整流电路形式相关iS
电流最大同意脉动系数往常三相电路iS≤510。
8依据本电
路形式查得2K1.045所以
3电动机电感量DL和变压器漏电感量TL电动机电感量DL单位为mH可按下式计算3102DDdDpnIUKL3-13式中
DU、DI、n
直流电动机电压、电流和转速常用额定值代入
p
电动机的磁极对数
DK
计算系数。
一般无赔偿电动机取
812
迅速无赔偿电动机取68有赔偿电动机取56。
本设计中取
DK8、DU220V、DI55A、n1000r/min、变压器漏电感量TL单位为mH可按下式计算DshTTIUUKL10023-14式中
TK计算系数查表可得shU变压器的短路比一般取510。
本
设计中取TK3.2、shU0.05所以TL
3.2×
0.05×
120/100×
553.5mH4实质串入平波电抗器的电感量
考虑输出电流连续时的实质电感量
mHLLLLLTDd56.42max1213-155电枢回路总电感:
9
×
6.919.51mH1.4励磁电路元件的选择
整流二极管耐压与主电路晶闸管同样故取800V。
额定电流
可查得K0.367IDAV1.52KLI1.52×
0.367×
3.77A2.082.77A可采纳ZP型3A、800V的二极管。
RPL为与电动机配套的磁
场变阻器用来调理励磁电流。
为实现弱磁保护在磁场回路
中串入了欠电流继电器
KA
动作电流经过
RPI
调整。
依据
额定励磁电流
Iex1.2A
可采纳吸引线圈电流为
2.5A
的
JL14-11ZQ
直流欠电流继电器。
1.5继电器
-接触器控制电
路设计为使电路工作更靠谱总电路由自动开关引入因为变
压器一次侧AI121应选DZ550型三极自动断路器脱扣器的额
定电流为30A的三极自动断路器即可知足要求。
用沟通接
触器来控制主电路通断因为2I39A故可选应选CJ1060、线
电压为220V的沟通接触器。
在励磁回路中串连吸引线圈电
流为2.5A的JL14-11ZQ直流欠电流继器吸引电流可在
3/1065/100范围内调理开释电流在1/102/10范围内调理。
选
用AL18-22Y型按扭启动按扭用绿色并带有工作指示灯停止
按扭色。
采纳
XDX2
型红色指示灯。
10图
1-2
主电路图电
路第
2章双闭环的动向设计和校验
2.1电流调理器的设
计和校验1确准时间常数已知sTs0017.0sToi002.0所以电流环小时间常数oisiTTT0.00170.0020.0037S。
2选择电流
调理器的构造因为电流超调量5i并保证稳态电流无静差可
按典型系统设计电流调理器电流环控制对象是双惯性型的
故可用PI型电流调理器sKsWiiiACR1。
113电流调理器参
数计算电流调理器超前时间常数iTlT0.0133s又因为设计要
求电流超调量5i查得有iITK0.5所以
IKiT5.011.1350037.05.0S所以ACR的比率系数siIiKRKK078.105.0406.00133.01.135。
4校验近似条件电流环截止频次ciWIK135.11S。
晶闸管整流装置传达函数的近似条件11.1960017.03131STsciW知足条件。
忽视反电动势变化对电流环动向影响条件
知足条件。
电流环小时间
常数近似办理条件isTT131ciWS18.180002.00017.0131知足条件。
5计算调理器的电阻和电容取运算放大器的0R40k
有0RKRii1.0784043.12k取45kFkRCiii296.0450133.0取
取120.2F。
sKsWiiiACR1ss0133.010133.0078.1其构造图以下所示图2-1电流调理器2.2转速调理器的设计和校验1确准时间常数
有5.0iITK则ssTKiI0074.00037.0221已知转速环滤波时间常数onT0.01s故转速环小时间常数
sTKTonIn0174.001.00074.01。
2选择转速调理器构造按设
计要求采纳PI调理器ssKsWnnnASR13计算转速调理器参
数按跟平和抗扰乱性能较好原则取h4则ASR的超前时间常
数为shTnn0696.00174.0413转速环开环增益
122221.5160174.042521sThhKnN。
ASR的比率系数为
483.900174.06.0007.04284.1115.005.0521nmenRThTChK。
4
查验近似条件转速环截止频次为
92.350696.01.5161nNNcnKWKW。
电流环传达函数简化条
件为知足条件。
转速环小
时间常数近似办理条件为
满
足近似条件。
5计算调理器电阻和电容
0R40k
取3700k。
FkRCnnn0188.037000696.0取0.02FFkCon14001.04取1F。
故ssssKsWnnnASR0696.010696.0483.901。
其构造图以下14图2-2转速调理器6校核转速超调量由h4查得106.43n不知足设计要求应使ASR退饱和重计算n。
设理想空载
z0h4时查得bCCmax77.5所以
知足设计要求.第3章触发电路选择与校验3.1触发电路
的选择与校验采纳集成六脉冲触发器电路模块其电路如电
气原理总图所示。
从产品目录中查得晶闸管的触发电流为
GTI250mA触发电压VVGT3。
由已知条件能够计算出
max0.00710007nmUnVVIUdmim45.1020905.015
因为
VUc304.7VVGT3所以触发变压器的匝数比为
取3:
1。
设触发电路的触发电流为
250mA则脉冲变压器的一次侧电流只要大于250/383.3mA即
可。
这里采纳3DG12B作为脉冲功率放大管其极限参数
mAIVcm30045BVCEO.触发电路需要三个互差120°
且与主
电路三个电压U、V、W同相的同步电压故要设计一个三相
同步变压器。
这里用三个单相变压器接成三相变压器组来代
替并联成DY型。
同步电压二次侧取30V一次侧直接与电网
连结电压为380V变压比为380/3012.7。
触发器的电路图如
下列图3—1所示16第四章系统MATLAB仿真本次系统仿
真采纳当前比较流行的控制系统仿真软件MATLAB使用
MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法有两种一
是以控制系统的传达函数为基础使用MATLAB的17
Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。
此外一种是面向
控制系统电气原理构造图使用PowerSystem工具箱进行调
速系统仿真的新方法。
本次系统仿真采纳后一种方法。
4.1
系统的建模与参数设置转速、电流双闭环直流调速系统的
主电路模型主要由沟通电源、同步脉冲触发器、晶闸管直流
桥、平波电抗器、直流电动机等部分构成。
采纳面向电气原
理构造图方法构成的双闭环系统仿真模型如图
7-1
所示。
图
4-1
转速、电流双闭环直流调速系统的仿真模型
转速、电流
双闭环系统的控制电路包含给定环节、
ASR、ACR
、限幅器、
偏置电路、反相器、电流反应环、速度反应环等因为在本次
设计中单片机取代了控制电路绝大部分的器件所以在此直
接给出各部分的参数各部分参数设置参照前几章各部分的
参数。
本系统选择的仿真算法为ode23tb仿真Starttime设为
0Stoptime设为2.5。
4.2系统仿真结果的输出及结果剖析
当建模和参数设置达成后即可开始进行仿真。
图4-2是双闭
环直流调速系统的电流和转速曲线。
从仿真结果能够看出它
特别靠近于理论剖析的波形。
下边剖析一下仿真的结果。
18
图
4-2
双闭环直流调速系统的电流和转速曲线
启动过程的
第一阶段是电流上涨阶段突加给定电压
ASR
的输入很大其
输出很快达到限幅值电流也很快上涨靠近其最大值。
第二阶
段ASR饱和转速环相当于开环状态系统表现为恒值电流给定作用下的电流调理系统电流基本上保持不变拖动系统恒加快转速线形增添。
第三阶段当转速达到给定值后。
转速调
节器的给定与反应电压均衡输入误差为零可是因为积分作
用其输出还很大所以出现超调。
转速超调后ASR输入端出现
负误差电压使它退出饱和状态进入线性调理阶段使转速保
持恒定实质仿真结果基本上反应了这一点。
因为在本系统中
单片机系统取代了控制电路的绝大部分控制器件所以各项
数据办理和调整都是在单片机内达成的控制成效要好于本
次的仿真结果。
19直流调速系统电气原理总图
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