双闭环直流调速系统课程设计

实用标准文案文档大全一、变流变压器容量的计算和选择在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流供电电压与电网电压往往不一致；此外，为了尽量减小电网与晶闸管装置的相互干扰，要求它们相互隔离，故通常要配用整流变压器，这里选项用的变压器的一次侧绕组采用△联接，二次侧绕组采用Y联接。S为整流变压器的总容量，S为变压器一次侧的容量，1U为一次侧电压,1I为一次侧电流,2S为变压器二次侧的容量，2U为二次侧电压，2I为二次侧的电流，1m、2m为相数，以下就是各量的推导和计算过程。为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压2U只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压2U。影响2U值的因素有：(1)2U值的大小首先要保证满足负载所需求的最大电流值的maxdI。(2)晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用TV表示。(3)变压器漏抗的存在会产生换相压降。(4)平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降。(5)电枢电阻的压降。综合以上因素得到的2U精确表达式为：ddkTDddPDNIIUCBAnUrIIrrUUmaxmax2100)(1式中maxddNII06759.0NNDaURIrr实用标准文案文档大全VIIUCBAnUrIIrrUUddkTDddPDN76.355100)(1maxmax2816.022dIIIKAIKIKINIdI3792.123222KVAIumIumIumSSS25.133)(21)(2122222211121变流变压器的计算系数整流电路单相双半波单相半控桥单相全控桥三相半波三相半控桥三相全控桥带平衡电抗器的双反星形02/dAUU0.90.90.91.172.342.341.170/ddBUUcos1cos2coscos1cos2coscosC0.7070.7070.7070.8660.50.50.522/IdKII0.707110.5780.8160.8160.289综上：选择变压器二次侧输出电压为：360VSCB10－140KVA／380V／360VS的意思表示此变压器为三相变压器，如果Ｓ换成Ｄ则表示此变压器为单相。C的意思表示此变压器的绕组为树脂浇注成形固体。B的意思是箔式绕组，如果是Ｒ则表示为缠绕式绕组，如果是Ｌ则表示为铝绕组，如果是Ｚ则表示为有载调压（铜不标）。10的意示是设计序号，也叫技术序号。140KVA则表示此台变压器的额定容量（140千伏安）。380V的意思是一次额定电压，360V意思是二次额定电压。实用标准文案文档大全二、整流元件晶闸管的选型正确选择晶闸管能够使晶闸管装置在保证可靠运行的前提下降低成本。选择晶闸管元件主要是选择它的额定电压TMU和额定电流)(AVTI首先确定晶闸管额定电压TMU，晶闸管额定电压必须大于元件在电路中实际承受的最大电压RMU，考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素，还要放宽2～3倍的安全系数，则计算公式：RMTMUU)3~2(对于本设计采用的是三相桥式整流电路，晶闸管按1至6的顺序导通，在阻感负载中晶闸管承受的最大电压:2262.45RMUUU故计算的晶闸管额定电压为1764V——2646V取2000V。再确定晶闸管额定电流)(AVTI，额定电流有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。一般取按此原则所得计算结果的1.5～2倍。AIINd2.151721.2maxAIIdVT295.873/1max由此可求出晶闸管的额定电流，其公式为：AIIVTAVT20.111~40.8357.1)2~5.1()(可以取额定电流为100A。本设计选用晶闸管的型号为KP100A/2000V额定电压：VDRM2000V额定电流：IT(AV)100A门极触发电压：VGT3.5V门极触发电流：IGT300mA实用标准文案文档大全三、直流侧电抗器设计直流侧电抗器的选择直流侧电抗器的主要作用为限制直流电流脉动；轻载或空载时维持电流连续；在有环流可逆系统中限制环流；限制直流侧短路电流上升率。(一)限制输出电流脉动的电感量mL（单位为mH）diddmmISUfUUL232210/式中iS-----电流脉动系数，取10%；df-----输出电流的基波频率，单位为ZH，对于三相全控桥300dZfH。ddMiIIS/2/2IdKII即mHISKUUfUISUfUULiIddmdiddmm465.3210210/22232322（二）输出电流保持连续的临界电感量L（单位为mH）min2/dLLIUKL式中，mindI-----为要求连续的最小负载电流平均值，单位为A，本设计中NdII%5min；LK-----为计算系数，三相全控桥693.0LK。即mHIUKLdLL3.69/min2取mH70实用标准文案文档大全四、主电路保护电路设计电力半导体元件虽有许多突出的优点，但承受过电流和过电压的性能都比一般电气设备脆弱的多，短时间的过电流和过电压都会使元件损坏，从而导致变流装置的故障。因此除了在选择元件的容量外，还必须有完善的保护装置。（一）过电压保护设计过电压保护可分为交流侧和直流侧过电压保护，前常采用的保护措施有阻容吸收装置、硒堆吸收装置、金属氧化物压敏电阻。这里采用金属氧化物压敏电阻的过电压保护。1．交流侧过电压保护阻容吸收装置接在变压器二次侧（1）单相电路电阻电容串联后并联在绕组两端，其参数估算可以用下列公式NbeUSKC2fCRRf10025.1UUC22)(XeURPr电阻R的额定功率应选择计算值rP的2倍。式中，eK为系数，单相200V·A以下的电路eK取700，单相200V·A以下的电路eK取400；bS为整流变压器容量；NU为晶闸管的额定电压；fR为等效负载电阻；fR为NNIU额定整流电流额定整流电压;f为电源频率；2U为变压器二次侧电压；eX为容抗，fCXe2106电容器应采用纸质金属膜电容器。（2）单相电路常见的阻容吸收装置有；两种接法，即三角形和星形联接，其参数NbeUSKC2eK为系数,见下表；电容器采用应采用纸质金属膜电容器，电阻值计算同单相。实用标准文案文档大全不同联接时的eK值变压器的联接型式电容器三角形联接eK值电容器星形联接eK值Y/Y，初级中点不接地150450Y/△，初级中点不接地300900所有其他接法9002700二次侧过电压保护：eK=2700ufUSKCNbe5.942NNfIUR8.9100fCRRfAfCUICC96.161026WRIPCR505.11629.8)43(2电容取uf100，电阻取10/W10。晶闸管电压保护：TNIC310)55.2(TNCVV)5.11.1(CLRK)31(6210mRfCVPTNV为晶闸管的额定电压KL为变压器的漏抗ufICTN5.025.010)55.2(3VVVTNC30002200)5.11.1(35.18745.62)31(CLRKWfCVPmR7.91062实用标准文案文档大全电容取uf3.0，电阻取100/W10。（二）过电流保护设计过电流保护措施有下面几种，可以根据需要选择其中一种或数种。（1）在交流进线中串接电抗器或采用漏抗较大的变压器，这些措施可以限制短路短路电流。（2）在交流侧设置电流检测装置，利用过电压信号去控制触发器，使脉冲快速后移或对脉冲进行封锁。（3）交流侧经电流互感器接入过电流继电器或直流侧接入过电流继电器，可以在发生过电流时动作，断开主电路。（4）对于大容量和中等容量的设备以及经常逆变的情况，可以用直流快速开关进行过载或短路保护。直流开关的应根据下列条件选择：①快速开关的额定电流2ldI额定整流电流NI。②快速开关的额定电压KldU≥额定整流电压NU。③快速开关的分断能力2fddI直流侧外部短路时稳态短路电流平均电流平均值20dI。快速开关的动作电流2gdI按电动机最大过载电流整定2gdNIKI式中，K为电动机最大过载倍数，一般不大于2.7；NI为直流电动机的额定电流。（5）快速熔断器它可以安装在交流侧或直流侧，在直流侧与元件直接串联。在选择时应注意以下问题：①快熔的额定电压应大于线路正常工作电压的有效值。②熔断器的额定电流应大于溶体的额定电流。③溶体的额定电流KNI可按下式计算1.57TaKNTIII1、一次侧过电流保护设计1.57TaKNTIIIKVAIU1403线线AI7.212线取AIKN220熔断器的额定电压可选400V，额定电流选220A2、晶闸管过电流保护设计1.57TaKNTIIIAIT100取AIKN120实用标准文案文档大全（三）压敏电阻的设计VUUNmA5394901.11.11因此，压敏电阻额定电压取550V型压敏电阻。实用标准文案文档大全五、双闭环调速系统调节器的动态设计本章主要设计转速调节器、电流调节器的结构选择和参数设计。通过软件来实现模拟电路的功能。先设计电流调节器，然后设计转速调节器。在设计过程的时候要注意设计完要校验。在设计转速调节器的时候，校核转速调节量，如果不满足设计要求时候，重新按照ASR退饱和的情况设计超调量。电流调节器的设计1.确定时间常数（1）整流装置滞后时间常数Ts。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。三相桥式电路的每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有（1~2）Toi=3.3ms，因此取Toi=2ms=0.002s。（3）电流环小时间常数之和iT。按小时间常数近似处理，取=Ts+Toi=0.0037siT。（4）电磁时间常数lT的确定。由前述已求出电枢回路总电感。mHIUKLdll3.69/min2则电磁时间常数SRLLll066.005.1103.6932.选择电流调节器的结构根据设计要求5%i，并保证稳态电流无静差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型调节器，其传递函数为()(1)iiACRsiKsWs式中iK------电流调节器的比例系数；i-------电流调节器的超前时间常数。检查对电源电压的抗扰性能：84.170037.0066.0ilTT,参照典型I型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的，因此基本确定电流调节器按典型I型系统设计。3.计算电流调节器的参数电流调节器超前时间常数：STli03.0电流开环增益：要求5%i时，取0.5IiKT，因此10.50.5135.10.0037IiKsTs实用标准文案文档大全于是，ACR的比例系数为151.1066.05605.103.01.135SiIiKRKK式中电流反馈系数066.0721.210/10NIV；晶闸管专制放大系数56SK。4.校验近似条件电流环截止频率：1135.1ciIKs（1）晶闸管整流装置传递函数的近似条件111196.1330.0017cissTs满足近似条件。（2）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件cilmssTT1147.2803.037.01313满足近似条件。（3）电流环小时间常数近似处理条件cioisssTT118.180002.00017.0131131满足近似条件。5.计算调节器电阻和电容由图6.1，按所用运算放大器取KR400，各电阻和电容值为KKRKRii04.4640151.10,取K46uFFRCiii65.01065.0104603.063，取uF65.0uFFRCoioi17.01017.01046002.0446