直流开环调速系统课设

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1、中南大学电力电子技术课程设计题目：直流开环调速系统专业：电气工程及其自动化班级：学号指导老师:此次课程设计的要求，是完成直流开环调速系统的设计。从电网里供给的电流,经过整流变压器后，再进行整流，使得三相交流电变成三相宜流电，供给电动机。电路的设计以此调速系统的安全可靠为目标，除了完成必要的调速功能，对于系统的开关时刻所产生的过电压和过电流，均采取措施来抑制以保证电路的安全稳定性。在此系统中，采用晶闸管整流，整流电路采用三相桥式全控整流，其六脉波整流方式能够使波形更加平稳。过电压保护采用RC过电压抑制电路，过电流保护采用

2、快速熔断器。在实际情况下，脉动电流会增加电机的发热，同吋产生脉动转矩，对电动机不利。所以，我还设置了一个平坡电抗器才抑制电流脉动。另外，作为电力电子主电路和控制电路的接口的电力电子器件的驱动电路，对于晶闸管这类半控型器件，采用电流驱动，只需要提供开通信号。这里，釆用磁隔离将控制电路和主电路隔离开来，同时有脉冲的放大和输出环节的触发电路。这个系统虽然提供了很多防止开断过电流过电压的控制方法，但是在实际运用的过程屮仍然有很多不足。同时也没有指出具体的控制电路的设计方法。文内各种不足和错误，殷切期望老师批评指正。1引言42直

3、流开环调速系统原理和总体设计52.1原理52.2系统总体方案设计63主电路设计73.1整流电路73.2整流变压器83.3驱动触发电路83.4保护电路124电路参数计算133.1晶闸管的选取134.2变压器的参数及容量144.3滤波电容的选择144.4续流二极管的选择154.5平波电抗器的计算155总结和体会151引言以前的直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器，非线性集成电路以及少量的数字电路组成。控制系统的硬件非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活，调试困难，阻碍电动机控制技术的发展和应用范围的推广。。随

4、着模拟技术的逐渐成熟使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为肓流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能够达到更高的性能，还能节省人力资源和降低系统成本，从而有效提高工作效率。现代生产过程中，许多电机要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的稳态、动态性能。而直流电动机开环调速系统具有良好的启动，制动性能，适宜在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到广泛的应用。从控制角度来看，直流调速还是交流拖动的基础。而对于可调速传动系统中，按照传动电动机的类型来分，可分为两大类：直流

5、调速系统和交流调速系统。交流电动机直流具有结构简单、价格低廉、维修简便、转动惯量小等优点，但主要缺点为调速较为困难。相比z下，直流电动机虽然存在结构复杂、价格较高、维修麻烦等缺点，但由于具有较大的起动转矩和良好的起、制动性能以及易于在宽范围内实现平滑调速，因此直流调速系统至今仍是自动调速系统的主要形式。由于电机的容量较大，又要求电流的脉动较小，故采用三相全控桥式整流电路供电方案。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，应采用接法。调速的方法有调压调速，串电阻调速，改变磁通调速

6、等等。这里我们釆用的是调压调速。调压调速系统是在保持他励直流电动机的磁通为额定值的情况下，电枢回路不串入电阻，将电枢两端的电压（电源电压）降低为不同的值时，可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，属于恒转矩调速方法。只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级调速，而且低速运行时的机械特性基本保持不变，所以得到的调速范围可以达到很宽，而且实现可逆运行。当微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术不断发展，直流调速系统也日益壮大。其中电机的控制部分已

7、经由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制，形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统，并正向全数字控制方向快速发展。电动机的驱动部分所用的功率器件亦经历了几次更新换代。目前开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。脉宽调制控制方法在直流调速中获得了广泛的应用。2直流开环调速系统原理和总体设计2.1原理直流开环调速系统的电气原理如图1所示。育流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L供电，并通过改变触

8、发器移相控制信号S调节晶闸管的控制角，从而改变整流器的输出电压实现直流电动机的调速。同步变压器6路触发脉冲整流变压器图1直流开环调速系统电气原理SW2--…別冷pgr.…SV^5:-・…SW3T.…却腓Xt?丄汕(d-「C4"nifsnin?n忡0丁曲>R1R2低.id・上R3•…」【k・・・L1/YY—;