《毕业设计双闭环直流调速系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计双闭环直流调速系统设计（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计双闭环直流调速系统设计直流调速系统设计第一章主电路设计与参数计算调速系统方案的选择:由于电机上网容量较大，又要求电流的脉动小,故选用三相全控桥式整流电路供电方案。电动机额定电压为220V,为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低。为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰。主变压器采用A/D联结。因调速精度要求较高，故选用转速负反馈调速系统。采用电流截止负反馈进行限流保护。出现故障电流时过电流继电器切断主电路电源。为使线路简单，工作可靠，装置体积小，宜采用KJ004组成的六脉冲集成触发电路。该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定，励磁绕组采用三相不控桥式整流电
2、路供电,电源可从主变压器二次侧引入。为保证先加励磁后加电枢电压，主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合，同时设有弱磁保护环节电动机的额定电压为220V,为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低；为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器采用D/Y联结。1.1整流变压器的设计1.1.1变压器二次侧电压u2的计算U2是一个重要的参数，选择过低就会无法保证输出额定电压。选择过大又会造成延迟角a加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高,增加了装置的成本。一般可按下式计算，即：小(.2)起(1-1)式中A理想情况下，a=0时整流电压小。与二次电压为之比，即A=Ud/u2
3、；B一延迟角为a时输出电压U与1。之比,即B=Ud/Ud。;e电网波动系数；1-1.2考虑各种因数的安全系数；根据设计要求，采用公式:2(2.2)得(1-3)由表查得A=2.34；取=0.9；a角考虑10裕量，则B=cosa=0.985S-(1-1.2)220-106127V,取廿120V。-)2.34x0.9x0.985电压比K=Ui/U2=380/120=3.2。1.1.2一次、二次相电流I1、L的计算由表查得Kii=0.8得,KI2=0.816考虑变压器励磁电流得：_=1.055=0816x55=4a,取14A1K3.2，Z2=Krild=0.816x55=44.9AL1.3变压器容量的
4、计算Si=miUiIi；(1-4)SzNnhUzL;(1-5)S=1/2(S1+S2)；(1-6)式中0、m2次侧与二次侧绕组的相数；由表查得加=3,m2=3SkmJJiL=3X380X14=15.6KVAS2=m2U2I2=3X110X44.9=14.85KVAS=l/2(Si+S2)=1/2(15.6+14.85)=15.3KVA考虑励磁功率匕=220X1.6=0.352kW,取S=15.6kvAL2晶闸管元件的选择1.2.1晶闸管的额定电压晶闸管实际承受的最大峰值电压心，乘以(2-3)倍的安全裕量，参照标准电压等级，即可确定晶闸管的额定电压分，即心=(23)整流电路形式为三相全控桥，查表
5、得=救2,则%=(23)U“,=(23)#U2=(23)x#x11O=5398OW(3-7)取UTN=700VL2.2晶闸管的额定电流选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值4大于实际流过管子电流最大有效值，即/7或T(AV(1-8)考虑(1.5-2)倍的裕量T(AV)(L 5 2 ) K(1-9)式中K=(1.57/J一电流计算系数。此外，还需注意以下几点：当周围环境温度超过+40C时，应降低元件的额定电流值。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。关键、重大设备，电流裕量可适当选大些。由表查得K=0.368,考虑L52倍的裕量。（.）=（L52）K（1
6、-10）=（1.5-2）x0.368x1.2x55=36.448.4A取人v）=5（m。故选晶闸管的型号为KP50-7晶闸管元件。（可用3CT107替换）。L3直流调速系统的保护晶闸管有换相方便，无噪音的优点。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，还必须采取必要的过电压、过电流保护措施。正确的保护是晶闸管装置能否可靠地正常运行的关键。1.3.1过电压保护以过电压保护的部位来分，有交流侧过压保护、直流侧过电压保护和器件两端的过电压保护三种。1）森匾过电压保护阻容保护CS/U22=6X10X5200/1102=25gF耐压2L5山二1.5X110XV2=233V由公式计算
7、出电容量一般偏大，实际选用时还可参过去已使用装置情况来确定保护电压的容量，这里选CZJD-2型金属化纸介电容器，电容量20uF,耐压250V。取5=5,R22.3U22/S柱=2.3X11075200X=2.2Q,取2.2QIc=2JifCUcX10_6=2JiX50X20X10-6X110=0.69APR(3-4)Ic2R=(3-4)X(0.69)2X2. 2=3.14.2W选取2.2。，5W的金属氧化膜电阻。压敏电阻的计算U1ma=L3V2U2=1.3X&X110=202V流通量取5KAo选MY31-220/5型压敏电阻。允许偏差+10%(242V)o2)直流侧过电压保护直流侧保护可采用与
8、交流侧保护相同保护相同的方法,可采用阻容保护和压敏电阻保护o但采用阻容保护易影响系统的快速性，并且会造成切力加大。因此，一般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。U1MA=(1.8-2.2)UDC=(1.82.2)X220=396440V选MY31-430/5型压敏电阻。允许偏差+10%(484V)o3)闸管及整流二极管两端的过电压保护查下表:表1T阻容保护的数值一般根据经验选定晶闸管额定电流/uA1020501002005001000电容/pF0.10.150.20.250.512电阻/Q1008040201052抑制晶闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法。电容耐压可
9、选加在晶闸管两端工作电压峰值的1.1L15倍。由上表得O0.5PF,R=10Q,电容耐压，1.5um=1.5X屈u?=1.5XV6X110=566V选C为0.5阳的CZJD-2型金属化纸介质电容器，电容量0.22NF,耐压为400Vop.=fCUm2X10-6=50X0.5X10-6X(110)2=0.8W选R为10Q普通金属膜电阻器，RJ-O.5o1.3.2过电流保护快速熔断器的断流时间短，保护性能较好,是目前应用最普遍的保护措施。快速熔断器可以安装在直流侧、交流侧和直接与晶闸管串联。(1)晶闸管串连的快速熔断器的选择接有电抗器的三相全控桥电路，通过晶闸管的有效值日7=31. 75A选取RL
10、S-35快速熔断器，熔体额定电流35Ao(2)过电流继电器的选择因为负载电流为55A,所以可选用吸引线圈电流为100A的JL14-11ZS型手动复位直流过电流继电器，整定电流取1.25X55=68.75A100AL3.3平波电抗器的计算为了使直流负载得到平滑的直流电流，通常在整流输出电路中串入带有气隙的铁心电抗器小称平波电抗器。其主要参数有流过电抗器的电流一般是已知的，因此电抗器参数计算主要是电感量的计算。1)算出电流连续的临界电感量右可用下式计算，单位mH。u.dmin(3-11)式中勺一与整流电路形式有关的系数，可由表查得；。一羸小负载电流，常取电动机额定电流的5%10%计算。根据本电路形
11、式查得(=0.695所以 j3x号=30 3mH2)限制输出电流脉动的临界电感量G由于晶闸管整流装置的输出电压是脉动的，因此输出电流波形也是脉动的。该脉动电流可以看成一个恒定直流分量和一个交流分量组成。通常负载需要的只是直流分量，对电动机负载来说，过大的交流分量会使电动机换向恶化和铁耗增加，引起过热。因此，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4（单位为mH）可用下式计算SJd(3-12)式中给一系数，与整流电路形式有关，S1一电流最大允许脉动系数，通常三相电路sW（5-10）%。根据本电路形式查得KL1.045,所以jKf-=22.8mH133）电动机电感
12、量/和变压器漏电感量电动机电感量g（单位为mH）可按下式计xlO3(3-13)式中分、小n一直流电动机电压、电流和转速，常用额定值代入;P电动机的磁极对数;觞一计算系数。一般无补偿电动机取812,快速无补偿电动机取68,有补偿电动机取56。本设计中取金=8、s产220V、/d=55An=1000r/niin、p=l=Kd-xl()3=8xxlO3=16mHlpnID2x1x1000x55变压器漏电感量4(单位为mH)可按下式计算j=K/巴也1100(3-14)式中k,一计算系数，查表可得力一变正露的短路比，一般取本设计中取k产3.2、u3h=0.05所以匕=3.2X0.05X120/(100X
13、55)=3.5mH4)实际串入平波电抗器的电感量(3-15)考虑输出电流连续时的实际电感量：Ldx=max(L2,LX)(LD+2Lr)=4.56mH5)电枢回路总电感：56+6.91+2X6.9=19.51mH1.4励磁电路元件的选择整流二极管耐压与主电路晶闸管相同，故取800Vo额定电流可查得K=0.367,Id(av)=(1.52)Kh=(1.52)X0.367X3. 77A=2.082.77A可选用ZP型3A、800V的二极管。RPl为与电动机配套的磁场变阻器，用来调节励磁电流。为实现弱磁保护，在磁场回路中串入了欠电流继电器KA，动作电流通过RPx调整。根据额定励磁电流I“=1.2A,
14、可选用吸引线圈电流为2.5A的JL14T1ZQ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可靠，总电路由自动开关引入，由于变压器一次侧124,故选DZ5-50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满足要求。用交流接触器来控制主电路通断，由于39A,故可选故选CJ1060、线电压为220V的交流接触器。在励磁回路中，串联吸引线圈电流为2.5A的JL14T1ZQ直流欠电流继器，吸引电流可在3/10-65/100范围内调节，释放电流在1/102/10范围内调节。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。选用XDX2型红色指示灯。电路第2章双闭环的动态设计和校验2.1电流调节器的设计和校验1）确定时间常数已知r=0.00f7s,7；,=0.0025,所以电流环小时间常数40017+0.002=0.0037S。2）选择电流调节器的结构因为电流超调量5%,并保证稳态电流无静差，可按典型系统设计电流调节器电流环控制对象是双惯性型的，故可用PI型电流调节器3)电流调节器参数计算：电流调节器超前时间常数T,r=o.0133s,又因为设计要求电流超调量中5%,查得有K/G=0.5,所以K,二产(=135.15-f所以ACR的
