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1、 目录摘要2第一章 转速、电流双闭环直流调速系统主电路设计3（一）转速、电流双闭环直流调速系统的系统组成3（二）转速、电流双闭环直流调速系统的原理图：3（三）器件的选择及参数的计算41.3.1可控整流变压器的选择及计算41.3.2晶闸管选择及计算41.3.3晶闸管的保护：51.3.4平波电抗器的选择及计算51.3.5快速熔断器选择及计算61.3.6自锁电路61.3.7调节器的选择及计算7（二）转速调节器结构的选择：7第二章转速、电流双闭环直流调速系统调节器设计7（一）电流调节器设计7（二）转速调节器设计8（三）反号器9第三章 转速、电流双闭环直流调速系统原理简述9（一）触发电路原理9第四章转速
2、、电流双闭环直流调速系统反馈、保护及其他电路10（一） 转速反馈环节FBS10（二）电流反馈环节及过流保护环节11（三）零速封锁器DZS11（四） 过电压保护和TA互感器11（五） 给定器12（六）稳压电源12第五章 调试并验证双闭环调速系统的起动性能12（一）调试双闭环调速系统的起动性能12总结：15参考文献：16摘要本文所论述的是“转速、电流双闭环直流调速系统转述单闭环直流调速系统的主电路设计与研究”。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
3、后变成直流电；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。关键词：主电路 整流变压器 晶闸管整流调速装置 平波电抗器 第一章 转速、电流双闭环直流调速系统主电路设计（一）转速、电流双闭环直流调速系统的系统组成图1-1 转速、电流双闭环直流调速系统ASR-转速调节器 ACR-电流调节器 TG-测速发电机TA-电流互感器 UPE-电力电子变换器 Un*-转速给定电压Un-转速反馈电压Ui*-电流给定电压Ui-电流反馈电压为实现转速和电流两种负反馈分别作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套连接，如图所示
4、。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。（二）转速、电流双闭环直流调速系统的原理图：图1-2双闭环直流调速系统电路原理图为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图如上图所示。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压Uc为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图中还表示了两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电
5、压Uim*决定后了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制电压Ucm 限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。（三）器件的选择及参数的计算1.3.1可控整流变压器的选择及计算作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。一般的变压器有整流跟变压两项功能,其中整流是把交流变直流。整流的过程中,采用三相桥式全控整流电路。三相桥式全控整流电路原理图如下：图1-3 三相桥式全控整流电路原理图可控整流的原理：当晶闸管的阳极和阴极之间承正向电压并且门极加触发信号晶闸管导通，并且去掉门极的触发信号晶闸管依然维持导通。当晶闸管的阳极和阴极之间承受反向电压并且门极不管加不加触发信号晶闸管关断
6、。可控整流变压器的参数计算：（参考课程设计一数据）选择一台主变压器计算如下：一次绕组为0.22KV 二次绕组为0.232KV由直流发电机额定数据得：PN=0.185KWP30=PN=0.185KW查附录表1得实验室小型电热设备的cos=1.0 tan=0Q30= P30tan=0.1850=0KV*AS30= P30cos=0.1851.0=0.185 KV*A只装一台主变压器应全部满足用电设备总计算负荷S30的需要：即 STSNTS30选择SNT=0.2 KV*A所以所选变压器的型号为：S9-0.2/0.38 型。1.3.2晶闸管选择及计算晶闸管导通的条件：受正向阳极电压，同时受正向门极电压
7、，一旦导通后，门极信号去掉后晶闸管仍导通。晶闸管维持导通的条件：继续受正向阳极电压，同时流过晶闸管的电流大于它的维持电流。晶闸管关断条件：必须去掉阳极所加的正向电压，或者给阳极施加一反电压，或者设法使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。晶闸管参数计算如下：（参考课程设计一数据）Ud=Cen+IdR=0.1551600+1.152.3=305.53VU2=Ud/2.34=305.53/2.34=130.57VId0=Udo/R=305.53/52.3=5.84AIvt=Id0/3-1/2=3.37AIvt(AV)=Ivt/1.57=2.15AURM=61/2U2=319.83V可选用的晶
8、闸管为：KP 5-8 型表1.1型号Type通态平均电流IT（AV） A正向电流有效值IF(AV) A通态峰值电压VTM正反向重复峰值电压VRRM V正反向重复峰值电流IRRM mA触发电流IGT mA触发电压VGTV维持电流IH MA断态电压临界上升率dv/dt V/s通态电流临界上升率di/dt A/s工作结温Tj 结壳热阻Pjc /W外型Outline推荐散热器KP5A582.220020008.05452.5545500/-40+2503.0B1SZ131.3.3晶闸管的保护：晶闸管的保护电路，大致可以分为两种情况：一种是在适当的地方安装保护器件，例如，R-C阻容吸收回路、限流电感、快
9、速熔断器、压敏电阻或硒堆等。再一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。 （1）晶闸管的过流保护 晶闸管设备产生过电流的原因可以分为两类:一类是由于整流电路内部原因；另一类则是整流桥负载外电路发生短路而引起的过电流，另外，如整流变压器中心点接地，当逆变负载回路接触大地时，也会发生整流桥相对地短路。 1.对于第一类过流，即整流桥内部原因引起的过流，以及逆变器负载回路接地时，可以采用第一种保护措施，最常见的就是接入快速熔短器的方式。2、对于第二类过流，即整流桥负载
10、外电路发生短路而引起的过电流，则应当采用电子电路进行保护。 （2）晶闸管的过压保护 晶闸管设备在运行过程中，会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭。同时，设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现。 1.过电压保护的第一种方法是并接R-C阻容吸收回路，以及用压敏电阻或硒堆等非线性元件加以抑制。2.过电压保护的第二种方法是采用电子电路进行保护。1.3.4平波电抗器的选择及计算平波电抗器：平波电抗器用于整流以后的直流回路中。整流电路的脉波数总是有限的，在输出的整直电压中总是有纹波的。这种纹波往往是有害的，需要由平波电抗器加以抑制。平波电抗器的电感量一般按低速轻载时保证电流连续的条
11、件来选择。对于三相桥式整流电路：（参考课程设计一数据）L=0.693U2/Idmin又因为一般Idmin为电动机额定电流的5%10%，这里去10%。In=1.1A因此：L=0.693U2/0.11Ud=Cen+IdR=0.1551600+1.152.5=305.75VU2=Ud/2.34=305.75/2.34=123.93V所以：L=0.693*123.93/0.11=780.76mh1.3.5快速熔断器选择及计算熔断器作用： 当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定
12、的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。快速熔断器的额定电流的计算如下：ITN=IT/2 (A) 其中IT为晶闸管的额定通态平均电流，即为5A。因此：ITN=7.854A。快速熔断器的额定电压UTN可用下列公式计算：UTNKUTUV/21/2UV=U2=130.662V；KUT为元件电压计算系数,查表得2.45。 因此：UTN226.36V所以应选用的熔断器为：RT0100 型。1.3.6自锁电路在接触器的“自锁”电路，简单的两位按钮“开”和“断”，接触器的线圈一个接头，根据线圈的电压要求，接上一条火线或零线。在按电钮“开”的时候，由按钮接通线圈的另一个接头，提供
13、了线圈电压，接触器吸和。当按钮断开时，按钮的这一条火线，通过接触器的辅助接点，继续为线圈提供电压，接触器还可以保持接通状态，这就是接触器的“自锁”。如果要断开接触器，就按动按钮开关的“停”，接触器失电，断开了电路。如图所示：图1-4 自锁电路原理图1.3.7调节器的选择及计算系统给定: U*nm=U*im=10V =1.5 Idm=Id转速反馈系数： = U*nm/nmax=10/1600=0.006V.min/r电流反馈系数： = U*im/Idm=10/1.11.5=6.06V/A（一）电流调节器结构的选择：电流环的传递函数可以写成：电流环以跟随性能为主，即选用典型I系统。 图1.5 电流
14、环等效近似处理后校正成为典型I系统框图ACR选用PI型电流调节器，传函如下：WACR（S）=Ki（is +1）/isKi-电流调节器的比例系数；i-电流调节器的超前时间常数。（二）转速调节器结构的选择：转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型II系统，系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。图1-6转速环等效近似处理后校正成为典型II系统框图ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为：WASR（s）= Kn（ns +1）/nsKn-转速调节器的比例系数；n-转速调节器的超前时间常数。第二章转速、电流双闭环直流调速系统调节器设计（一）电流调节器设计2.1.1确定时间常数 1） 整流装置滞后时间常数Ts。 按表1-2，三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s。2） 电流滤波时间常数 Toi。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms,为了基本滤平波头，应有（12）Toi=3.33ms,因此取Toi=2ms=0.002s。3） 电流环小时间常数之T
