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1、课程设计任务书 20112012学年第一学期一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和交流调速系建模与仿真二、课程设计内容（含技术指标）1设计目的及要求电气传动课程设计是继“电气传动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。由于“控制系统”课程本身是一门理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。为了培养学生的实践能力，而设置电气传动控制系统的课程设计。它将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。通过该环节训练，达到下述教学目的：1、通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决问题的能
2、力。2、通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，达到培养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。通过课程设计，使学生理论联系实际，以实际系统作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。并提高正确查阅和使用技术资料、标准手册等工具书的能力，提高独立分析问题、解决问题及独立工作的能力。通过设计培养学生严肃认真、一丝不苟和实
3、事求是的工作作风。培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗位从事技术打下良好基础。2课程设计基本要求本课程设计应根据设计任务书以设计技术规程及规定进行。1、根据设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。2、要求掌握直流调速系统的设计内容、方法、步骤和交流调速系统建模与仿真。3、学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。4、学会绘制有关电气系统原理图和编制元器件明细表。5、学会编写设计说明书。6、通过对所设计的系统进行仿真实验，掌握系统仿真的方法。3通过课程设计，学生应掌握控制系统工作原理、总体方案确定原
4、则、主电路设计及元器件选型、控制回路设计及元器件选择、辅助回路设计等。并能熟练应用相应软件绘制原理图及PCB板图，并能在应用控制系统仿真软件对所设计系统进行仿真实验。最后在条件允许的情况下能对小型系统进行动手做出实体并调试，特别是应通过调试使学生掌握工程系统调试过程及方法，积累工程实践经验。3直流调速系统设计及仿真题目和设计要求：（直流调速系统选项一题）(一)直流调速系统的设计选题1(1)电机数如下表：机架序号电动机型号Pn（KW）Un（V）In（A）nn（r/min）Ra（）GDa2（Nm2）极对数Z2-926723029114500.268.601Z2-914823020914500.35
5、8.021Z2-823523015214500.431.361Z2-812623011314500.527.441Z2-721923082.5514500.711.761Z2-71142306114500.89.81Z2-621123047.814500.96.391Z2-618.52303714501.05.491Z2-52623026.114501.13.92110Z2-514.223018.2514501.23.431(2)技术数据电枢回路总电阻取a；总飞轮力矩：。其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。要求：调速范围10，静差率：稳态无静差，电流超调量；启
6、动到额定转速时的转速退饱和超调量。要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。要求触发脉冲有故障封锁能力。要求给拖动系统设置给定积分器。(3)设计的内容1.调速的方案选择（） 直流电动机的选择（根据上表按小组顺序选择电动机型号）（） 电动机供电方案的选择（要求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控整流器供电方案）；（） 系统的结构选择（要求通过方案比较后，采用转速电流双闭环系统结构）；（） 确定直流调速系统的总体结构框图。2.主电路的计算（可参考“电力电子技术”中有关主电路技术的章节）（） 整流变压器计算，二次侧电压计算；一、二次侧电流的计算；容量的计算。（） 晶闸管元件的选择。晶闸管的额定电压、电流
7、计算。（） 晶闸管保护环节的计算。a)交流侧过电压的保护；b)阻容保护、压敏电阻保护计算；c)直流侧过电压保护；d)晶闸管及整流二极管两端的过电压保护；e)过电流保护。f)交流侧快速熔断器的选择,与元件全连的快速熔断器的选择,直流侧快速熔断器的选择。（） 平波电抗器计算。.触发电路的选择与校验触发电路种类多，可直接选用，电路中元器件参数可参照有关电路进行选用。4.控制电路设计计算：主要包括：给定电源和给定环节的设计计算、转速检测环节的设计与计算、调速系统的稳态参数计算、调速系统的稳态参数计算。5.双闭环直流调速系统的动态设计：主要设计转速调节器和电流调节器，可参阅双闭环调速系统调节器的工程设计
8、法进行设计。6. 对系统进行仿真校验并上交设设说明书。交流调速系统建模及仿真交-交变频调速系统的建模与仿真：建立交-交变频调速系统的仿真模型，并进行参数设置。做出仿真结果，上交说明书。三、进度安排时间安排时间2011年11月14日2010年11月25日(共2周)星期一星期二星期三星期四星期五星期一星期二星期三星期四星期五上午12节下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午安排查资料指导指导自行设计指导自行设计指导自行设计指导自行设计自行设计指导自行设计指导自行设计指导编写报告编写报告答辩答辩地点设计指导地点：K2一电力电子实验室，机房（自备计算机地点）查阅资料
9、、自行设计地点：K2一电力电子实验室、图书馆、上网地点或其它答辩若在周五没有全部完成资料整理，则答辩时间可另行安排。四、成绩评定评定项目基本内涵分值设计过程考勤、自行设计、按进度完成任务等情况20分设计报告完成设计任务、报告规范性等情况50分答 辩回答问题情况30分90100分：优；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；60分以下：不及格 摘 要本文所论述的是转速、电流双闭环直流调速系统设计。主电路设计是依据晶闸管-电动机（VM）系统组成，其系统由整流变压器TR、晶闸管整流调速装置、平波电抗器L和电动机-发电机组等组成。整流变压器TR和晶闸管整流调速装置的功能是将输入的交流电整流后
10、变成直流电；平波电抗器L的功能是使输出的直流电流更平滑；电动机-发电机组提供三相交流电源。同时，根据双闭环直流调速系统原理图, 分析了转速调节器、电流调节器的作用, 并通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形。并对得到的波形进行分析。关键词：双闭环调速系统，转速调节器，电流调节器,仿真AbstractDiscussed in this paper is speed, the current double closed-loop DC speed system design. Main circuit design is based on the thyristor - Motor (V
11、-M) system components, their system consists of rectifier transformer TR, SCR speed control devices, smoothing reactor L and the motor - generator sets etc. Rectifier transformer TR and SCR speed device function is the rectified AC input into DC; smoothing reactor L function is to make the output of
12、 the DC current is more smooth; motor - generator sets to provide three-phase AC power. Meanwhile, according to pairs of closed-loop DC speed control system schematic diagram, analysis of the speed regulator, current regulators role, and through the design of the regulator parameters get speed and c
13、urrent simulation waveforms. And received waveform analysis.Key words: double-loop speed control system, speed regulator, current regulator，Simulation 目 录1.引 言12.系统方案选择和总体结构设计12.1调速方案的选择12.2电动机供电方案的选择12.3调速系统方案的选择22.4总体结构设计23主电路设计与参数计算33.1整流变压器的设计33.1.1变压器二次侧电压U2的计算33.1.2 一次、二次相电流I1、I2的计算4 3.1.3变压器容量的计算43.2晶闸管元件的选择53.2.1 晶闸管的额定电流53.2.2晶闸管的额定电压53.3晶闸管保护环节的计算53.3.1过电压保护63.3.2 过电流保护73.4平波电抗器的计算74.触发电路选择与校验95.双闭环的动态设计和校验105.1电流调节器的设计和校验105.2 转速调节器的设计和校验126 控制电路的设计与计算136.1 给定环节的选择136.2 控制电路的直流电源136.3 反馈电路参数的选择与计算146.3.1测速发电机的选择146.3.2 电流截止反馈环节的选择147.直流调速系统电气原理
