《十机架连轧机分布传动直流调速10组数据 课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《十机架连轧机分布传动直流调速10组数据 课程设计（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 摘要直流调速系统具有调速范围广精度高动态性能好和抑郁控制等优点，因此本设计运用电力拖动控制系统的理论知识设计出可行的直流调速系统，并详细分析系统的原理及其静态和动态性能，且利用SIMULINK队系统进行各种参数的给定的仿真。通过仿真验证理论分析正确性。转速、电流双闭环控制直流调速系统的性能很好，具有调速范围广，精度高、双闭环调速系统中设置了连个调节器，即转速调节器ASR和电流调节器ACR。分别调节转速和电流。本文对直流双闭环调速系统的设计进行了分析，对直流双闭环调速系统的原理进行的说明。通过对开环、单闭环以及双闭环的数学和物理模型的电路设计，调速方案的方案选定，主电路计算，参数选定，触发电路
2、的选择与校验，控制电路设计计算，以及双闭环直流调速系统的动态设计，最后用MATLAB/SIMULINK仿真，得出仿真结果，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：直流电机；双闭环调速系统；SIMULINK仿真目录绪论21. 方案设计31.1 设计题目和设计要求31.1.1 设计题目31.1.2 设计的要求41.2 调速的方案选择51.2.1 直流电动机的选择51.2.2 电动机供电方案的选择51.3 系统的结构选择62. 主电路的设计82.1 整流变压器计算82.2 晶闸管的选择1
3、02.3 平波电抗器的计算113. 晶闸管的保护143.1 晶闸管过电流保护143.2 过电压保护154. 触发电路的设计175. 双闭环直流调速系统的设计和选择195.1 电流环(ACR)的选择和校验195.2 转速环(ASR)的选择和校验216. 控制电路的设计236.1 给定环节的选择236.2 转速检测装置的设计236.3 电流检测装置的设计237. 系统的MATLAB/SIMULINK仿真247.1 系统的建模与参数设置247.1.1 开环物理模型的构建247.1.2 单闭环物理模型的构建247.1.3 双闭环物理模型的构建257.2 系统仿真结果的输出及结果分析26总结28参考文献
4、29附录 主电路图30绪论1. 课程设计的意义双闭环拖动控制系统是工业生产中重要的拖动控制系统，应用很广泛，也是其他复杂控制的基础。本专业学生应充分掌握双闭环控制系统的结构、系统构成、设备及器件选择、参数整定计算以及绘制系统电路原理图等内容，并且初步掌握设计的方法和步骤，同时增强独立查阅资料、分析问题和解决问题的能力以及刻苦钻研的工作作风。本设计以直流电动机为被控对象，设计一套双闭环无静差拖动控制系统。2. 课程设计的要求 (1) 根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够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) 要求掌握交直流调速系统的
5、设计内容、方法和步骤。(3) 要求会查阅有关参考资料和手册等。(4) 要求学会选择有关元件和参数。(5) 要求学会绘制有关电气系统图和编制元件细节。(6) 要求学会编写设计说明书。3. 课程设计的目的(1)通过课程设计，进一步巩固、深化和扩充在直流调速及相关课程方面的基础知识、基本理论和基本技能，达到培养独立思考、分析和解决实际问题的能力。(2)通过课程设计，独立完成一项直流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料能力的目的。(3)通过课程设计，使熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养工程绘图和编写设计说明的目的，为今后从事相关方面的实际工作打
6、下良好基础。1. 方案设计1.1 设计题目和设计要求1.1.1 设计题目设计题目：十架连轧机部分传动直流调速系统的设计 在冶金工业中，轧制过程是金属压力加工的一个主要工艺过程，连轧是一种可以提高劳动生产率和轧制质量的先进方法，连轧机则是冶金行业的大型设备。其主要特点是被扎金属同时处于若干机架之中，并沿着同一方向进行轧制，最终形成一定的断面形状。每个机架的上下轧辊共用一台电机实行集中拖动，不同机架采用不同电机实行部分传动，各机架轧辊之间的速度实现协调控制。本课题的十机架连轧机的每个机架对应一套直流调速系统，由此形成10个部分，各部分电动机参数见表1-1。表1-1 十架连轧机各部分电动机参数机架序
7、号电动机型号(KW)(V)(A)(r/min)()()P极对数1Z2-926723029114500.268.6012Z2-914823020914500.358.0213Z2-823523015214500.431.3614Z2-812623011314500.527.4415Z2-721923082.5514500.711.7616Z2-71142306114500.89.817Z2-621123047.814500.96.3918Z2-618.52303714501.05.4919Z2-52623026.114501.13.92110Z2-514.223018.2514501.23.43
8、11.1.2 设计的要求(1)电枢回路总电阻取；总飞轮力矩(2)其它参数可参考教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。(3)要求：调速范围D=10,静差率；稳态无静差，电流超调量，空载起动到额定转速时。(4)要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。(5)要求触发脉冲有故障封锁能力。(6)要求对拖动系统设置给定积分器1.2 调速的方案选择1.2.1 直流电动机的选择 控制对象为直流电动机，其各个数据见表1-2。表1-2第10组 电机参数表电机型号(KW)(V)(A)(r/min)()()P极对数Z2-514.223018.2514501.23.4311.2.2 电动机供电方案的选
9、择 由晶闸管相控整流器给直流电动机供电的调速系统简称为V-M系统。V是晶闸管可控整流器，它可以是单相、三厢或者更多相数，半波、全波、半控、全控等类型。通过调节触发器装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。调节电枢电压的直流跳崖调速除了利用晶闸管整流器将交流电压整流成可调的直流电压外，还可采用脉宽调制技术，将恒定的直流电压调制成极性可变、大小可调的直流电压，利用以实现直流电动机电枢端电压的平滑调节，构成直流脉宽调速系统。采用门极关断（GTO)晶闸管、电力晶体管GTR等全控性电力电子器件组成的直流脉冲宽度调制。PWM-M系统与V-M系统相比，在许多方面具有较大的
10、优越性：(1)主电路线路简单，需用的功率器件少。(2)开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗和发热都较小。(3)低速性能好，稳速精度高，因而调速范围宽。(4)系统快速响应性性能好，动态抗扰能力强。(5)主电路器件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率高。(6)直流电源采用不可控三相整流时，功率因数高。 在V-M系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置GT输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的输出，瞬时电压。由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。考虑使电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥交流器供电方案。因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的
11、电感量可相应减少约一半，这是三相桥式整流电路的一大优点。并且晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。综上选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。1.3 系统的结构选择 采用双闭环调速系统，可以近似在电机最大电流(转矩)受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大电流(转矩)受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过
12、程。采用转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。得到过电流的自动保护。显然静特性优于单闭环系统。在动态性能方面，双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电网电压扰动。综上所述，可知双闭环调速系统具有
13、明显的优点：(1) 具有良好的静特性(接近理想的“挖土机特性”) 。(2) 具有较好的动态特性，启动时间段(动态响应快) ，超调量也较小。(3) 系统抗干扰能力强，电流环能较好的克服电网电压波动的影响，而速度环能抑制被它保卫的各个环节扰动的影响，并最后消除转速偏差。(4) 由两个调节器分别调节电流和转速。这样，可以分别进行设计，分别调整(先调好电流环，再调速度环) ，调整方便。 双闭环的原理框图为1-3：图1-3 转速电流双闭环直流调速系统原理图2. 主电路的设计2.1 整流变压器计算1、 整流变压器二次电压的计算整流变压器的参数计算应考虑的因素：(1)最小触发延迟角：一般可逆系统的取 305
14、0，不可逆系统的取1015。(2)电网电压波动：电网电压允许波动范围为+5%-10%，为迪昂王电压最低时仍能保证最大整流输出电压的要求，通常取电网电压波动系数为b=0.91.05。(3)漏抗产生换相压降。(4)晶闸管或整流二极管正向导通压降n。电动机的额定电压为230V，为保证供电质量，应采用三相降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。 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(2-1)计算，即： (2-1) 式中，为变压器二次相电压
