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交直流调速实验报告一、实验目的通过实验掌握交直流调速的原理和方法，了解调速装置的控制原理和运行特性。
二、实验原理三、实验仪器和材料1.可控硅整流装置2.直流电动机3.变频器4.示波器5.接线板及电源线6.实验台四、实验步骤1.将可控硅整流装置、直流电动机和变频器依次连接。
2.将电源线插入电源插座，打开电源开关。
3.使用示波器测量可控硅的触发脉冲信号。
4.调节变频器的频率和输出电压，观察直流电动机的转速变化。
5.记录不同频率和电压下的转速和触发脉冲信号。
五、实验结果和讨论在实验中，我们分别记录了不同频率和电压下直流电动机的转速和可控硅的触发脉冲信号。
通过分析实验数据，我们可以得出以下结论：1.频率对直流电动机的转速有较大影响。
在实验中，当频率较小时，转速相对较低；频率较高时，转速较高。
2.电压对直流电动机的转速也有一定影响。
当电压较低时，转速相对较低；电压较高时，转速较高。
3.可控硅的触发脉冲宽度对转速有直接影响。
脉冲宽度越大，转速越高；脉冲宽度越小，转速越低。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解交直流调速的原理和方法。
同时，我们学会了如何使用可控硅整流装置和变频器进行调速，并通过实验数据分析得出结论。
这对于我们今后的工程实践具有重要的指导意义。
七、存在问题和改进措施在本次实验中1.实验数据的采集和处理方法还不够准确和科学。
2.实验过程中，设备操作和接线方面可能还存在一定的不规范之处。
为了进一步提高实验的准确性和可靠性，我们可以采取以下改进措施：1.在实验中增加数据采集的次数，提高实验的重复性。
2.在实验之前提前做好设备检查，确保设备状态良好。
3.学习更多相关理论知识，加深对实验原理的理解。
交直流调速系统•引言•交直流调速系统基本原理•交直流调速系统组成与结构目录•交直流调速系统控制策略•交直流调速系统性能分析•交直流调速系统设计与实践•交直流调速系统应用与展望引言01CATALOGUE调速系统概述调速系统的定义调速系统是一种能够改变电动机转速的控制系统，通过调整电动机的输入电压、频率等参数，实现对电动机转速的精确控制。
调速系统的分类根据电动机类型不同，调速系统可分为直流调速系统和交流调速系统两大类。
其中，直流调速系统具有调速范围广、静差率小等优点，而交流调速系统则具有结构简单、维护方便等特点。
交直流调速系统的发展与应用发展历程交直流调速系统经历了从模拟控制到数字控制的发展历程。
早期的调速系统主要采用模拟控制技术，随着计算机技术的发展，数字控制技术逐渐取代了模拟控制技术，使得调速系统的性能得到了显著提升。
应用领域交直流调速系统广泛应用于工业生产的各个领域，如机械制造、冶金、化工、纺织等。
在现代化生产线中，交直流调速系统是实现自动化生产的关键技术之一，对于提高生产效率、降低能耗具有重要意义。
交直流调速系统基本原理02CATALOGUE直流电机通过电枢电流和磁通量的相互作用产生转矩，实现电机的旋转运动。
直流电机原理调速方式控制策略直流调速系统通过改变电枢电压、电枢电阻或磁通量来调节电机的转速。
直流调速系统常采用PID 控制、模糊控制等策略，实现电机转速的精确控制。
030201交流电机通过定子电流产生的旋转磁场与转子电流的相互作用，实现电机的旋转运动。
交流电机原理交流调速系统通过改变定子电压、频率或改变电机结构等方式来调节电机的转速。
调速方式交流调速系统常采用矢量控制、直接转矩控制等策略，实现电机转速的精确控制。
控制策略交直流混合调速系统原理混合调速原理交直流混合调速系统结合了直流和交流调速系统的优点，通过交直流变换器实现能量的双向流动和转速的精确控制。
能量转换交直流混合调速系统通过交直流变换器将直流电能转换为交流电能，或将交流电能转换为直流电能，以满足不同负载的需求。
交直流调速系统简介交直流调速系统是一种广泛应用于电机调速的控制系统。
它通过控制电机输入的电压或电流，实现对电机输出转速的精确控制。
交直流调速系统在工业领域中的应用非常广泛，可以用于机械设备、电梯、风机、泵站等各种场合。
原理交直流调速系统的基本原理是采用电力电子技术，将交流电转换为直流电，并通过控制器对直流电进行调节，再将调节后的直流电供给电机，从而实现对电机的转速控制。
交直流调速系统的核心部件是变频器，它通过改变电压或频率的大小，控制电机的转速。
变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制器组成。
•整流器：将交流电转换为直流电，通过整流和滤波过程，将交流电的波形变换为平滑的直流电。
•逆变器：将调节后的直流电转换成交流电，逆变器可以改变输出的频率和电压大小，从而实现对电机转速的控制。
•控制器：控制系统的大脑，接收输入的控制信号，根据设定的转速要求对逆变器进行控制。
优势交直流调速系统相比传统的电阻调速和磁阻调速有以下几个优势：1.节能高效：交直流调速系统可以根据负载的需求调节电机的转速，避免了不必要的能耗，提高了能源利用效率。
2.转速范围广：通过控制器的精确调节，交直流调速系统可以实现广范围的转速调节，满足不同应用场景的需求。
3.控制精度高：交直流调速系统具有良好的转速控制性能，可实现对电机的精确控制，提高生产过程的稳定性和产品质量。
4.可靠性强：交直流调速系统采用先进的电力电子技术，具有较高的可靠性和抗干扰能力，可以适应恶劣的工作环境。
5.维护成本低：交直流调速系统的维护成本相对较低，设备运行稳定可靠，减少了维修和更换的频率。
应用领域交直流调速系统广泛应用于各个领域，特别适用于以下场合：1.机械设备：交直流调速系统可以应用于各种机械设备的转速调节，如印刷机、纺织机、切割机等。
2.电梯：交直流调速系统可以实现电梯的平稳起动和停止，提高电梯运行的安全性和舒适性。
3.风机：交直流调速系统可以应用于风机的转速调节，根据风量需求自动调节风机的运行速度，降低能耗。
交直流调速系统课程总结交直流调速系统课程主要研究和探讨了电力拖动系统中，如何通过控制交流电机和直流电机的转速来满足各种负载需求的技术与方法。
1.直流调速系统：-直流电动机的基本工作原理及特性分析，包括机械特性和电气特性。
-直流调速系统的构成，包括电动机、电源、控制器（如电枢回路电阻调速、晶闸管相控整流器调速）以及检测反馈装置等组成部分。
-晶闸管相控整流器的工作原理及其对直流电机调速的影响，包括调压调速、弱磁调速等方式。
-直流调速系统的静动态性能分析，包括稳态和动态响应特性。
2.交流调速系统：-交流异步电动机和同步电动机的工作原理和基本特性。
-V/f控制、矢量控制等交流调速技术原理，以及SPWM逆变器的工作原理和实现方式。
-变频调速系统的组成和工作过程，包括变频器、电动机、传感器和控制器等部分。
-交流调速系统的性能分析，包括稳态精度、动态响应速度、调速范围等关键指标。
-现代交流调速技术，如直接转矩控制（DTC）、无速度传感器控制等高级控制策略。
3.调速系统的实际应用与设计：-考虑到不同工业场合对调速性能的不同要求，学习如何根据负载特性选择合适的调速方案，并进行调速系统的设计计算和参数优化。
-掌握各类调速系统在故障诊断、保护措施及节能等方面的设计要点。
4.实验与实践环节：-通过实验操作了解和验证理论知识，熟悉直流调速器、交流变频器的操作使用。
-分析并解决实验过程中遇到的实际问题，锻炼动手能力和工程实践能力。
交直流调速系统课程不仅使学生掌握了电机调速的基础理论知识，还培养了他们针对实际工程问题进行分析、设计和调试的能力，对于提升电气自动化及相关领域人才的专业素养具有重要意义。
交直流调速控制系统教学设计一、教学目标本教学设计旨在使学生掌握交直流调速控制系统的基本原理、特点及其在工业自动化中的应用；了解各类调速控制器的结构、性能与选型方法；掌握感应电动机、永磁同步电动机和直流电动机的调速方法及应用。
二、教学内容1. 交直流调速控制系统基本概念和原理1.交直流调速控制系统的基本构成和概念2.交直流调速控制系统的工作原理及特点2. 调速控制器的结构和特点1.调速控制器的分类及性能指标2.调速控制器的基本结构和原理3.调速控制器的选型方法3. 电动机调速控制方法1.感应电动机的调速方法及应用2.永磁同步电动机的调速方法及应用3.直流电动机的调速方法及应用4. 实验操作1.交直流调速控制系统的基本操作2.感应电动机、永磁同步电动机和直流电动机的调速实验三、教学方法1.理论讲授2.实验操作四、教学评价1.各章节学习笔记2.实验报告及操作记录3.期末考试五、教学进度安排章节教学内容时间第一章交直流调速控制系统基本概念和原理2学时第二章调速控制器的结构和特点4学时第三章电动机调速控制方法6学时第四章实验操作8学时总计20学时六、教学资源准备1.PPT课件2.实验器材和材料3.相关教材和参考资料七、教学考核标准1.期末考试成绩占60%2.学习笔记和实验报告占30%3.上机操作成绩占10%八、总结本教学设计旨在使学生熟悉交直流调速控制系统的基本原理和工作原理，了解调速控制器的结构、性能与选型方法，掌握感应电动机、永磁同步电动机和直流电动机的调速方法及应用，通过实验操作巩固理论知识，提高学生动手实践能力。
此外，通过学习笔记和实验报告等形式，加强学生对所学内容的掌握和理解。
交直流调速知识点总结一、交直流调速概述交直流调速是指通过调节电机的电压、电流、频率等参数来实现电机的转速调节。
电机调速的目的是根据工艺需要，调节电机的转速，以满足不同的工作要求。
在工业生产中，电机调速是非常常见的一种操作，不同的场景需要不同的调速方式和调速原理。
二、交直流调速的主要原理1. 直流电机调速原理直流电机调速主要通过改变电机的电压和电流来实现。
常见的直流电机调速方法有电阻调速、串联励磁调速、分段励磁调速、变压器调速和外加电压调速等。
其中，电阻调速是通过改变电机的电阻来改变电机的转矩，从而实现调速。
而串联励磁调速是通过改变电机励磁电流的大小来改变电机的转矩和转速。
2. 交流电机调速原理交流电机调速主要通过改变电机的供电频率和电压来实现。
常见的交流电机调速方法有电压调制调速、变频调速和双频调速等。
其中，电压调制调速是通过改变电压的大小和形状来控制电机的转速，而变频调速则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。
三、交直流调速的常见控制方式1. 直流电机调速控制方式直流电机调速的常见控制方式有开环控制和闭环控制两种。
开环控制通常使用电阻、变压器、电阻箱等来实现调速；而闭环控制则是通过反馈回路来实现，常见的控制器有PID控制器和PLC控制器等。
2. 交流电机调速控制方式交流电机调速的常见控制方式有电压调制控制和变频控制两种。
其中，电压调制控制是通过调节电网电压来控制电机的转速，而变频控制则是通过改变电源的频率来控制电机的转速。
四、交直流调速的应用场景1. 直流电机调速应用场景直流电机调速在工业生产中应用广泛，常见的应用场景有卷扬机、起重机、风机、泵等。
由于直流电机转速调节范围宽，转速稳定，故在需要频繁调速和精确控制转速的场景中应用较多。
2. 交流电机调速应用场景交流电机调速在工业生产中也有着广泛的应用，常见的应用场景有风机、水泵、离心机、输送机等。
由于交流电机调速系统成本低、效率高，故在需要大功率和长时间连续运转的场景中应用广泛。
《交直流调速系统》课程剖析一、前言随着电力电子技术、微电子技术和自动控制理论的发展，交流和直流调速技术日新月异。
交直流调速是企业实现自动化和智能化控制十分重要科技基础,对企业产品质量的提高,降低生产成本,增强企业市场竞争力起着关键性的作用.可调速的高性能交流拖动在工业上的应用越来越广。
二、课程剖析1、本课程的性质和目标交直流调速系统是机械设计制造及其自动化专业机电系统智能控制方向学生限定选修的一门专业课。
本课程的内容由电机与拖动基础、控制电机、直流调速系统和交流调速系统等四部分组成。
通过这些内容的学习，使学生获得有关交直流电机的基本工作原理与运行特性、常用的几种控制及驱动方法、直流调速系统和交流调速系统的组成等知识，掌握分析系统的方法、改善系统性能的途径，并培养正确选用各种电机以及选用驱动控制电路、完成电机驱动控制的能力。
2、本课程教学目标：培养学生（一）、课程的教学基本要求1．掌握直流电动机、交流异步电动机的基本工作原理以及它们的运行特性，学会它们起动、制动和调速的方法，了解它们在不同的工作状态下机械特性的变化。
2．掌握单相异步电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、同步电动机、步进电动机及直流无刷电动机的工作原理和特性，了解它们的驱动方法，学会如何选用控制电动机及其相应的控制驱动电路。
3．了解电力拖动系统过渡过程曲线的变化规律，掌握过渡时间的计算，学会拖动系统过渡过程的分析方法。
4．了解直流调速系统的发展，掌握系统常用的一些反馈元件及其检测原理，学会双闭环直流调速系统的组成以及脉宽调制的方法。
5．掌握交流异步电动机变频调速的原理和方法，了解各种变频器及其应用，学会分析常用变频调速系统的组成和工作原理的方法。
（二）、教学方法和教学形式建议教学形式建议包括电视录像授课，自学及面授辅导等形式，其中，电视授课以讲授重点、难点和应用实例分析为主。
（三）、本课程与相关课程的关系在学习本课程之前，学生应具有电机原理、电力电子变流技术、机电控制工程基础及工业用微型计算机等方面的知识。
交直流调速系统课程设计目录一、课程设计的目的 (2)二、课程设计的要求 (2)三、课程设计的任务（十机架连轧分部传动直流调速系统的设计） (3)（一）、连轧机原理 (3)（二）、基本参数 (3)(1)、电动机参数 (3)（三）、设计指标 (4)（四）设计要求 (4)四、晶闸管整流主电路的设计与选择 (4)（一）、整流变压器的计算与选择 (4)（1）、整流变压器的电压 (5)（2）、整流变压器的电流 (5)（3）、整流变压器的容量 (5)（二）、整流元件的计算与选择 (5)（1）、整流元件的额定电压Ukn (6)（2）、整流元件的额定电流IT (6)（三）、电抗器的计算与选择 (6)（1）、实际应串入的平波电抗器LK（mH） (6)（四）、保护元件的计算与选择 (6)（1）、交流侧阻容过压保护 (6)（2）、交流侧压敏电阻过压保护 (7)（3）、晶闸管元件过压保护 (8)（4）、晶闸管装置的过流保护 (8)（五）、晶闸管直流调速系统主电路原理图 (8)五、晶闸管双闭环直流调速系统的设计与选择 (9)（一）、晶闸管双闭环直流调速系统的原理 (10)（二）、给定积分器单元(GJ)电路电路设计及分析 (11)（三）、速度调节器单元(ASR) 及电路设计及分析 (12)（四）、电流调节器单元(ACR) 及电路设计及分析 (13)（五）、速度变换器（SB）及电路设计及分析 (13)（六）、触发输入及保护单元及电路设计及分析 (14)（七）、直流调速系统整体分析 (17)六、晶闸管转速电流双闭环直流调速系统调试 (18)（一）、线路原理 (18)（二）、调试内容及步骤 (19)（三）、系统调试注意事项 (21)七、体会与建议............................................................................................. 错误！未定义书签。
一、课程设计的目的课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。
因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以期达到下述教学目的。
①通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程方面的基本只是、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。
②通过课程设计，让学生养成严谨科学、严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，达到提高学生基本素质之目的。
③通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交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。
④通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好的基础。
二、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。
三、课程设计的任务（十机架连轧分部传动直流调速系统的设计）（一）、连轧机原理在冶金工业中，轧制过程是金属压力加工的一个主要工艺过程，而连轧则是一种可以提高劳动生产率和轧制质量的先进方法。
其主要特点是被轧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。
其轧制原理和过程如图3-1所示。
连续轧制的基本条件是物质流量的不变性，即S1v1=S2v2…=S nvn=常数，这里S1…S n和v1…v n分别为被轧金属的横断面积和线速度。
而连轧机的电气传动则应在保证物质流量恒定的前提下承受咬钢和轧制时的冲击性负载，实现机架的各部分控制和协调控制。
每个机架的上下轧锟公用一台电动机实行集中拖动，不同机架采用不同电动机实行部分传动，各机架轧锟之间的速度则按物质流量恒定原理用速度链实现协调控制物质流量不变的要求应在稳态和过渡过程中都得到满足，因此，必须对过渡过程实践和超调量都提出相应的限制。
连轧机的完整控制包括许多方面，本课题只考虑轧锟拖动的基本控制即调速问题，并以十机架轧机为例，至于张力卷取问题等将不涉及。
（二）、基本参数考虑到课程设计的实践有限，本课题直接给出各部分电动机的额定参数作为设计条件，不再提及诸如轧制力、轧制转矩、轧锟直径等概念和参数，以便简化设计计算。
(1)、电动机参数以十机架为准，每个机架对应一台电动机，由此形成10个部分，各部分电动机参数集中列表3-1中，其中P n(kW)为额定功率、U n(V)为额定电压、I n（A）为额定电流、n n[(r/min)]为额定转速、R a(Ω)为电动机内阻、GD²a(N²m²)为电动机飞轮力矩、P为极对数。
I fn(A)为额定励磁电流。
表3-1 各部分电动机额定参数机架序号电动机型号Pn/Kw Un/V In/A na/(r/min) Ra/ΩIfn/A Gda²/N²m²P/对1 Z2-92 67 230 291 1450 0.2 4.98 68.6 12 Z2-91 48 230 209 1450 0.3 3.77 58.02 13 Z2-82 35 230 152 1450 0.4 2.67 31.36 14 Z2-81 26 230 113 1450 0.5 2.765 27.44 15 Z2-72 19 230 82.55 1450 0.7 3.05 11.76 16 Z2-71 14 230 61 1450 0.8 2.17 9.8 17 Z2-62 11 230 47.8 1450 0.9 0.956 6.39 18 Z2-61 8.5 230 37 1450 1 1.14 5.49 19 Z2-52 6 230 26.1 1450 1.1 1.11 3.92 110 Z2-51 4.2 230 18.25 1450 1.2 1.045 3.43 1（三）、设计指标①稳态指标：无静差。
②动态指标：电流超调量﹠i≤5%；启动到额定转速时的转速超调量﹠n≤5%（按退饱和式计算）（四）设计要求①要求以转速、电流双闭环形式作为系统的控制方案。
②要求主电路采用三相全桥整流形式。
③要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。
④要求触发脉冲有故障封锁能力。
⑤要求对1号机架拖动系统设置给定积分器，其他机架拖动系统设置给定速度链，以实现速度协调控制。
四、晶闸管整流主电路的设计与选择（一）、整流变压器的计算与选择在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流电压与电网电压往往不一致；因此，为了尽量减小电网与晶闸管装置的相互干涉，要求它们相互隔离，故通常均要配用整流变压器。
（1）、整流变压器的电压整流变压器的一次侧直接与电网相连，当一次侧绕组Y接时，一次侧相电压U1等于电网相电压；当一次侧绕组△接时，一次侧相电压U1等于电网线电压。
整流变压器的二次侧相电压U2与整流电路形式、电动机额定电压Un、晶闸管装置压降、最小控制角αmin及电网电压波动系数∈有关，可按下式近似计算。
U2=K z U n/∈AB式中，K z为安全系数，一般取为1.05～1.10左右。
（2）、整流变压器的电流整流变压器的二次侧相电流I2和一次侧的相电流I1与整流电路的形式、负载性质和电动机额定电流I n有关，可别计算如下I2=K2I nI1=K1U2I n/U1（3）、整流变压器的容量整流变压器的二次侧容量S2、一次侧容量S1和平均计算容量S可分别计算如下S2=m2U2I2S1=m1U1I1S=(S1+S2)/2式中，m1、m2分别为一次侧与二次侧绕组的相数。
以上各式中未定系数均列于表4-1中。
表4-1 整流变压器的计算系数（电感负载）计算系数单相全孔桥三相可靠半波三相全控桥三相半控桥A=U do/U20.9 1.17 2.34 2.34B=U d/U do cosαmin cosαmin cosαmin(1+cosαmin)/2 K2=I2/I n 1 0.577 0.816 0.816K1=I1/I n 1 0.472 0.816 0.816 （二）、整流元件的计算与选择正确选择晶闸管和整流管，能够使晶闸管装置在保护可靠运行的前提下降低成本。
选择整流元件主要是合理选择它的额定电压U kn和额定电流（通过平均电流）I T,它们与整流电路形式、负载性质、整流电压及整流电流平均值、控制角α的大小等因素有关。
一般按α=0计算，且同一装置中的晶闸管和整流管的额定参数算法相同。
（1）、整流元件的额定电压U kn整流元件的额定电压U kn与元件实际承受的最大峰值电压U m有关，即U kn=（2～3）U m（2）、整流元件的额定电流I T整流元件的额定电流I T与最大负载电流I m有关，即I T=(1.5～2.0) K fb I m式中，K fb为计算系数，参见表4-2；1.5～2.0为安全系数表4-2 整流变压器的计算系数（电感负载）计算系数负载形式单相桥式三相半波三相半控桥K fb电阻负载0.5 0.374 0.368K fb电感负载0.45 0.367 0.367 （三）、电抗器的计算与选择为了提高晶闸管装置对负载供电的性能及运行的安全可靠性，通过需要在直流侧串联常有空气隙的贴心电抗器，其主要参数为额定电流I n和电感量I K.（1）、实际应串入的平波电抗器L K（mH）L K=max(L m,L1)-L a-2L B式中max取其中的最大值。
（四）、保护元件的计算与选择（1）、交流侧阻容过压保护①交流侧过压保护电容（单位为uF）的计算公式C≥2i0%S//U2²式中 S————整流变压器的平均计算容量，V²A；i0%—————变压器励磁电流百分数，对于10～560kV²A的三相变压器，一般去i0%=4～10.电容C（单位为uF）的交流耐压应大于或等于1.5U c,U c是阻容两端正常工作的交流电压有效值。
②交流侧过压保护电阻的计算公式R≥(6.9 U2²/S)√￣(u k%/ i0%)式中，u k%为变压器的短路比，对于10～1000kV²A的变压器，对应u k%=5～10。
电阻功率P可在下式范围内选取（2～3）（2πf）²K1(CR)CU2²＜P R＜（1～2）[（2πf）²K1(CR)+K2]CU2²式中 R、C——为上述范围内阻容计算值；f、U——电源频率（Hz）和变压器二次侧相电压（V）；2～3和1～2——安全系数；K1——计算系数，对于单相K1=1；对于三相K1=3；K2——计算系数，对于单相K2=200；对于三相半波：阻容△接法K2=450；阻容Y接法K2=150；对于三相桥式：阻容△接法K2=900；阻容Y接法K2=300。
