【正文】 的成果材料 （ 1）設計說明書一份，與任務書一并裝訂成冊； （ 2）直流調(diào)速系 統(tǒng)電氣原理總圖一份（用 1號或 2號圖紙繪制）； （ 3）仿真模型和仿真結(jié)果清單。最后只需要根據(jù)主電路選用的晶閘管對脈沖輸出級進行校驗，只要輸出脈沖功率滿足要求即可。晶閘管的額定電壓、電流計算。 （ 4）確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。 （ 6）要求對拖動系統(tǒng)設計給定積分器。 （ 2）其他參數(shù)可參閱教材中“雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設計舉例”的有關數(shù)據(jù)。 （一）設計題目和設計要求 ：十機架連軋機分部傳動直流調(diào)速系統(tǒng)的設計 在冶金工業(yè)中，軋制過程是金屬壓力加工的一個主要工藝過程，連軋是一種可以提高勞動生產(chǎn)率和軋制質(zhì)量的先進方法，連軋機則是冶金行業(yè)的大型設備。 （ 7）繪制正規(guī)系統(tǒng)原理圖，整理編寫課程設計說明書。按選定的系統(tǒng)方案，確定系統(tǒng)主電路形式，畫出主電路及相關保護、操作電路原理圖，并完成主電路的元件計算和選擇任務。設計開始，每個學生應按教 師下達的具體題目，充分了解技術要求，明確設計任務，收集相關資料，包括參考書、手冊和圖表等，為設計工作做好準備。 （ 6）要求學會編寫設計說明書。 （ 2）要求掌握交直流調(diào)速系統(tǒng)的設計內(nèi)容、方法和步驟。因此，必須認真組織，周密布置，積極實施，以期達到下述教學目的： （ 1）通過課程設計，使學生進一步鞏固、深化和擴充在交直流調(diào)速及相關課程設計方面的基本知識、基礎理論和基 本技能，達到培養(yǎng)學生獨立思考、分析和解決實際問題的能力。 （ 2）通過課程設計，讓學生獨立完成一項直流或交流調(diào)速系統(tǒng)課題的基本設計工作，達到培養(yǎng)學生綜合應用所學知識和實際查閱相關設計資料能力的目的。 （ 3）要求會查閱有關參考資料和手冊等。 （ 1）學生分組、布置題目。 （ 3）總體設計。 （ 5）控制電路設計。 （ 1）題目及技術要求； （ 2）系統(tǒng)方案和總體結(jié)構(gòu)； （ 3）系統(tǒng)工作原理簡介； （ 4）具體設計說明：包括主電路和控制電路等； （ 5）設計評述； （ 6）元件明細表； （ 7）系統(tǒng)原理圖： A1或 A2圖紙一張。其主 V 要特點是被軋金屬同時處于若干機架之中，并沿著同一方向進行軋制，最終形成一定的斷面形狀。 （ 3）要求：調(diào)速范圍 10?D ,靜差率 %5?S ；穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量%10%?n? ，電流脈動系數(shù) %10?iS ；啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量%10%?n? 。 （二）設計的內(nèi)容 （ 1）直流電動機的選 擇（根據(jù)上表按小組順序選擇電動機型號）。 機架序號 電機型號 Pn(kW) Un(V) In(A) nn(r/min) Ra(Ω) P極對數(shù) 1 Z292 62 230 291 1450 1 2 Z291 48 230 209 1450 1 3 Z282 35 230 152 1450 1 4 Z281 26 230 113 1450 1 5 Z272 19 230 1450 1 6 Z271 14 230 61 1450 1 7 Z262 11 230 1450 1 8 Z261 230 37 1450 1 9 Z252 6 230 1450 1 10 Z251 230 1450 1 VI （可參考“電力電子技術”中有關主電路計算的章節(jié)） （ 1）整流變壓器計算。 （ 3）晶閘管保護環(huán)節(jié)的計算。 主要包括：給定電源和給定環(huán) 節(jié)的設計計算、轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)和電流檢測環(huán)節(jié)的設計與計算、調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)計算（可參照本教材第一章有關內(nèi)容）等。 4 摘要 本文實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計，實驗結(jié)果可以準確直觀的觀察轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程，可方便的設計各種不同的調(diào)節(jié)器參數(shù)及控制策略并分析其多系統(tǒng)性能的影響，取得了很好的效果。s output as the control voltage thyristor triggering device, then the regulatory role of these two will be able to plement one another by. In this paper, MATLAB software ponents of the simulink pairs of closedloop speed control system of the DC simulation results show that the application of MATLAB for system simulation is convenient, efficient and high reliability. Key words: DoubleLoop DC Motor Control systems, thyristor, DC motors, MATLAB, simulation 6 第 1 篇 直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的設計 1 緒論 在現(xiàn)代工業(yè)中，為了實現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝過程的要求，需要采用各種各樣的生產(chǎn)機械，這些生產(chǎn)機械大多采用電動機拖動。按供電方式，它可分交流機組供電、水銀整流供電和晶閘管供電三類。 ① 提高調(diào)速的單機容量。 70 年代以后，出現(xiàn)了能自關斷的全控型器件，如電力晶體管（ GTR）、門極可關斷晶閘管（ GTO）、絕緣柵雙極型晶體管（ IGBT）、電力場效應管（ MOSFET）、靜電感應晶體管（ SIT）和靜電感應晶閘管（ SITH）等稱之為第二代電力電子器件，使得變流器結(jié)構(gòu)變得簡單、緊湊。目前國內(nèi)使用較多的仍是小規(guī)模集成運放和組件構(gòu)成的交直流調(diào)速控制系統(tǒng)，觸發(fā)裝置甚至仍是分立元件的，目前，國外的第四代產(chǎn)品以微處理機為基礎，具有控制、監(jiān)視、保護、診斷及自復原等多種功能。并設有電流反饋，以提高電機的動態(tài)快速性以及進行限流保護。這樣可以減小負載電流的脈動。三相零式電路突出的優(yōu)點是電路簡單，用的晶閘管少，觸發(fā)器也少，對需要 220V 電壓的用電設計直接用 380V 電網(wǎng) 供電，而不需要另設整流變壓器。因此顯著減輕了變壓器和晶閘管的耐壓要求。三相半控橋式整流電路，雖然只用三只晶閘管、三個觸發(fā)電路，但整流輸出電壓脈動大，且不能用于需要有源逆變的場合。對常見的幾種觸電發(fā)電路進行綜合考慮，集成觸發(fā)電路具有明顯的優(yōu)點，因而選用集成觸發(fā)電路。 在圖 31 中， SB1 為停止按扭， SB2 為啟動按扭。選擇過大又會造成延遲角α加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。 電壓比 K=U1/U2=380/120=。 主電路的保護 設計與計算 在實際的運行過程中，會受各種各樣因素的引響，使電壓或電流超出系統(tǒng)允許的范圍，如電網(wǎng)電壓波動導致的過電壓，過載或堵轉(zhuǎn)引起的過電流等等，這時很容易損壞系統(tǒng)，因而需要設置相應的保護電路。對于單相電路 226 em SCIU? 電容 C的耐壓 ? （ 311） shemUUR SI? （ 312） 電阻功率： 26(3 ~ 4)2 10RRC C CP I RI f U????? （ 313） 式中： S —— 變壓器容量（ VA） 2U —— 變壓器二次相電壓有效值 RI —— 通過電阻的電流（ A） emI —— 變壓器勵磁電流百分比， 10~100KVA 的變壓器，對應的emI =10~4； shU —— 變壓器的短路比， 10~1000KVA 的變壓器，對應的 shU =5~10； 13 mU —— 阻容兩端正常工作時交流電壓峰值（ V）。 ② 壓敏電阻的選擇 壓敏電阻標稱電壓 mAU1 = U = 2 120= 取電流量 5KA，選 MY31220/5 型壓敏電阻。因此，一般不采用阻容保護，而只用壓敏電阻作過電壓保護。阻容保護的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗選定，見表 32 表 32 阻容保護的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗選定 晶閘管額定電流 /μ A 10 20 50 100 200 500 1000 電容 /μ F 1 2 電阻 /Ω 100 80 40 20 10 5 2 抑制晶閘管關斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護電路方法。 過電流保護 本系統(tǒng)采用電流截止反饋環(huán)節(jié)作限流保護外，還設有與元件串聯(lián)的快速熔斷器作過載與短路保護。 （ 1）交流側(cè)熔斷器的選擇 在交流則設有熔斷器 FU1，對整流變壓器及后面的電路進行短路與過載保護，整流變壓器一次側(cè)的電流 有效值為 1I =。對于他勵直流電動機，啟動時必須先加勵磁電源，然后才能加電樞電壓，以及在弱磁時，會使系統(tǒng)不穩(wěn)定，因而應設置無勵磁或弱磁保護。 整流變壓器二次側(cè)的電流有效值為 2I =170A.，可選用 JR60，熱元件選用 4U，整定電流為 180A。 平波電抗器的計算 為了使直流負載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。 根據(jù)本電路形式查得 1K = 16 所以 1L = % ?? = （ 2）限制輸出電流脈動的臨界電感量 2L 由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，因此輸出電流波形也是脈動的。平波電抗器的臨界電感量 2L （單位為 mH）可用下式計算 diISUKL 222 ? （ 315） 式中 2K －系數(shù)，與整流電路形式有關， iS －電流最大允許脈動系數(shù)，通常三相電路 iS ≤（ 5～ 10）％。 在圖中， RW1 和 RW2 是用來調(diào)節(jié)勵磁電流的，可選擇 50Ω， 10W 的可調(diào)電阻。 中圖 31 中，由 KC04 及其周圍的元件組成 6路依次相差 60176。 在觸發(fā)器選用 15V 供電電源的時候，移相輸入電壓應小于 15V，選 10CUV? 則晶閘管裝置的放大倍數(shù) :Ks=Ud/Uc=220/10=22 9 8754311615139 875431161512119 875431161514112478 91112131612345678 910111213141516131314111412 12G1G2G3G4G5G6K1K2K3