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电力电子技术课程设计--10KW 直流电动机不可逆调速电路辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：10KW直流电动机不可逆调速电路院（系）：电气工程学院专业班级：电气***学号：*********学生姓名：指导教师：起止时间：2013-12-30至2014-1-10课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目10KW直流电动机不可逆调速电路课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能为1台额定电压220V、功率为10kW的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的调速设计任务1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体型号。
4、若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。
5、触发电路设计或选择。
6、绘制相关电路图。
7、完成4000字左右说明书。
要求1、1、文字在4000字左右。
2、2、文中的理论分析与计算要正确。
3、3、文中的图表工整、规范。
4、元器件的选择符合要求。
技术参数1、交流电源：三相380V。
2、整流输出电压Ud在0～220V连续可调。
3、整流输出电流最大值50A。
4、直流电动机负载，直流电动机额定功率PN＝10kw，额定电压Un＝220V, 额定电流In＝50A。
5、根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。
进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：确定变压器变比及容量；第7天：确定平波电抗器；第8天：触发电路设计；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要摘要也称内容提要，概括研究题目的主要内容、特点，文字要精练。
中文摘要一般不少于200字，外文摘要的内容应与中文摘要相对应。
前言逆变是利用晶闸管电路把直流电转变成交流电,这种对应于整流的逆向过程。
例如：应用晶闸管的电力机车，当下坡时使直流电动机作为发电机制动运行，机车的位能转变成电能，反送到交流电网中去。
又如运转着的直流电动机，要使它迅速制动，也可让电动机作发电机运行，把电动机的动能转变为电能，反送到电网中去。
把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。
在特定场合下，同一套晶闸管变流电路既可作整流，又能作逆变。
变流器工作在逆变状态时，如果把变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网去，叫有源逆变。
如果变流器的交流侧不与电网联接，而直接接到负载,即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，则叫无源逆变。
交流变频调速就是利用这一原理工作的。
有源逆变除用于直流可逆调速系统外，还用于交流饶线转子异步电动机的串级调速和高压直流输电等方面。
逆变电源因体积小、重量轻、节材、节能、转换效果高等特点，现已得到了广泛应用。
目前逆变电路的拓扑结构主要有单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式、全桥式等多种类型。
根据需求可采用不同拓扑形式的逆变电路满足其需求。
目前IGBT （绝缘栅双极型晶体管）是逆变电源中常用的功率器件，已逐步取代原晶闸管、晶体管、场效应管（MOSFET）。
由于桥式逆变电源在选择功率开关器件耐压要求可以稍低，并有较高的功率输出，现通常采用全桥式逆变电路来实现较大功率输出。
课程设计所要求做的是2kw的逆变电源主电路设计（要求：电网电压380v，允许变化10%,要求输出220v，50KHz交流电压向负载供电）。
目录1. 逆变电源发展及主电路的选择………………………………………………………1.1 逆变电源的发展··················································1.2 主电路的结构选择············································2. 主电路部分设计……………………………………………………………………2.1 整流电路设计部分………………………………………………………………2.1.1 整流二极管的选择…………………………………………………………2.1.2 整流二极管的保护设计……………………………………………………的选取………………………………………………………………2.2 滤波电容Cd2.3 斩波电路设计······················································ 2.3.1 斩波参数的选择············································2.4 逆变电路部分设计…………………………………………………………………2.4.1 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的选择…………………………………2.4.2I G B T的保护设计…………………………………………………3. 高频变压器设计部分…………………………………………………………………3.1 高频变压器主要参数………………………………………………………3.2 变压器磁芯的选择………………………………………………………………3.3 高频变压器一次侧、二次侧绕组匝数计算································3.4 计算绕组导线线径及估算铜窗占有率························4.心得体会…………………………………………………………………………5.参考文献…………………………………………………………………………………1.逆变电源发展方向及主电路的结构选择1.1 逆变电源的发展方向高频逆变电源的发展与电力电子技术和器件的发展密切相关，高频逆变式电源正是随着现代电力电子技术的发展而发展起来的。
双闭环不可逆直流调速系统设计双闭环不可逆直流调速系统是一种常见的电机调速方案，在工业控制中被广泛应用。
该调速系统包含了两个闭环控制回路，分别是转速内环和电流外环。
转速内环负责控制电机的转速，电流外环负责控制电机的电流，通过合理设计控制器来提高电机的调速性能。
以下是双闭环不可逆直流调速系统的设计步骤：1.系统建模：首先根据电机的物理特性及参数，建立电机的数学模型。
常见的模型有电枢电机模型和电磁转矩模型。
根据实际需求，选择合适的模型进行建模。
2.转速内环设计：转速内环的目标是控制电机的转速，在不受外界负载扰动影响的情况下保持设定转速。
常见的转速内环控制器有PID控制器和模糊控制器。
通过调整控制器的参数，可以实现快速响应、较小的超调量和稳态误差。
3.电流外环设计：电流外环的目标是控制电机的电流，在既定转速下，保持电机的稳定工作。
电流外环通常采用PID控制器，通过调整控制器的参数，可以实现电机电流的精确控制和动态响应。
4.控制器参数整定：为了使控制系统能够良好地工作，需要对控制器的参数进行整定。
通常采用试探法或者现场试验法来确定控制器的参数，通过调整参数，使得系统具有良好的控制性能。
5.稳定性分析：在设计完成后，需要对系统进行稳定性分析，以确保系统的稳定性。
常用的方法有根轨迹法、频率响应法等。
通过稳定性分析，可以发现系统的不稳定因素，并采取相应的措施进行调整。
6.仿真和实验验证：对于设计完成的双闭环不可逆直流调速系统，可以通过仿真和实验验证来评估其性能。
利用现代控制工具和仿真软件，可以进行虚拟实验，通过调整控制器参数，不断优化系统性能。
实验验证则是在实际环境下进行，通过实际数据的采集和分析，评估系统的稳定性和鲁棒性。
在双闭环不可逆直流调速系统设计的过程中，需要综合考虑转速和电流的控制要求，并兼顾系统的稳定性和动态性能。
通过合理的设计和参数整定，可以实现电机的精确控制，并满足不同的实际应用需求。
《电力电子技术》课程设计报告题目：10kw直流电动机不可逆调速系统院（系）：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：2013年6月8日至2013年 6 月21日华中科技大学武昌分校制《电力电子技术》课程设计任务书三、原始资料主电路选择与参数计算（1）主电路选择原则（2）参数计算包括：➢整流变压器的参数计算➢整流晶闸管的型号选择➢保护电路元件参数计算➢平波电抗器电感量计算励磁电路设计重点说明（1）励磁电路选择原则.（2）励磁电路设计时要遵循先加励磁后加电枢电压的原则，同时要设有弱磁保护。
（3）参数计算包括：➢整流二极管的参数计算➢弱磁保护元件选择触发电路设计重点说明（1）为使线路简单，工作可靠，装置体积小，要求选用KJ004组成的六脉冲集成触发电路。
（2）设计说明包括：➢芯片关键引脚的作用➢KJ041输入输出脉冲关系图➢触发电路输出端与主电路晶闸管联接图系统总体设计框架目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计要求 (1)2.1技术数据与要求 (1)2.2设计内容 (1)3.设计内容 (2)3.1调速系统方案的选择 (2)3.2主电路计算 (3)3.2.1整流变压器计算 (3)3.2.2晶闸管元件的额定电压 (4)3.2.3晶闸管保护环节的计算 (5)3.2.4电抗器的参数计算 (7)3.2.5 励磁电路元件的选择 (8)3.3触发电路的选择与校正 (8)4.设计总结 (9)5.参考文献 (10)附录 (11)1. 课程设计目的通过对直流电动机不可逆调速系统的设计，巩固和提高学过的电力电子技术、电机学的基础知识和专业知识，提高运用所学的知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力，培养掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基本技能。
2. 课程设计要求2.1技术数据与要求技术数据：直流电动机：型号：713-Z ；额定功率kW P N 10=；额定电压V U N 220=；额定电流A I N 55=；转速min 1000r n N =；极数42=p ；电枢电阻Ω=5.0a R ；电枢电感mH L D 7=；励磁电压V U L 220=；励磁电流A I L 6.1=。
《电力电子技术》课程设计报告题目：10kw直流电动机不可逆调速系统院（系）：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：2013年6月8日至2013年 6 月21日华中科技大学武昌分校制《电力电子技术》课程设计任务书三、原始资料主电路选择与参数计算（1）主电路选择原则（2）参数计算包括：➢整流变压器的参数计算➢整流晶闸管的型号选择➢保护电路元件参数计算➢平波电抗器电感量计算励磁电路设计重点说明（1）励磁电路选择原则.（2）励磁电路设计时要遵循先加励磁后加电枢电压的原则，同时要设有弱磁保护。
（3）参数计算包括：➢整流二极管的参数计算➢弱磁保护元件选择触发电路设计重点说明（1）为使线路简单，工作可靠，装置体积小，要求选用KJ004组成的六脉冲集成触发电路。
（2）设计说明包括：➢芯片关键引脚的作用➢KJ041输入输出脉冲关系图➢触发电路输出端与主电路晶闸管联接图系统总体设计框架目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计要求 (1)2.1技术数据与要求 (1)2.2设计内容 (1)3.设计内容 (2)3.1调速系统方案的选择 (2)3.2主电路计算 (3)3.2.1整流变压器计算 (3)3.2.2晶闸管元件的额定电压 (4)3.2.3晶闸管保护环节的计算 (5)3.2.4电抗器的参数计算 (7)3.2.5 励磁电路元件的选择 (8)3.3触发电路的选择与校正 (8)4.设计总结 (9)5.参考文献 (10)附录 (11)1. 课程设计目的通过对直流电动机不可逆调速系统的设计，巩固和提高学过的电力电子技术、电机学的基础知识和专业知识，提高运用所学的知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力，培养掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基本技能。
2. 课程设计要求2.1技术数据与要求技术数据：直流电动机：型号：713-Z ；额定功率kW P N 10=；额定电压V U N 220=；额定电流A I N 55=； 转速min 1000r n N =；极数42=p ；电枢电阻Ω=5.0a R ；电枢电感mH L D 7=；励磁电压V U L 220=；励磁电流A I L 6.1=。
直流电动机不可逆调速系统设计报告设计报告：直流电动机不可逆调速系统设计背景：直流电动机是一种常见且重要的驱动设备，广泛应用于工业领域中。
在许多应用场合中，对电动机的调速要求比较高。
传统的直流电动机调速系统多采用可逆调速方法，但复杂性高、成本较高。
因此，设计一个简化的、成本较低的直流电动机不可逆调速系统具有实际意义。
设计目标：本设计旨在设计一个基于直流电动机的不可逆调速系统，具有以下目标：1.简化电路结构，降低成本。
2.实现稳定、可靠的调速功能。
3.高效能地实现不同载荷下的调速要求。
4.具备过载保护功能。
设计原则：本设计基于以下原则进行：1.利用脉冲宽度调制（PWM）控制直流电动机的电压和频率，从而实现调速。
2.利用恒流特性保持输出电流稳定。
3.基于反馈控制，通过电流传感器，实时监测电动机的工作状态并进行调整。
设计流程：1.选择合适的电源适配器以提供直流电源。
2.选择合适的直流电机以满足设计要求。
3.设计PWM调速电路，通过改变PWM的脉冲宽度，来控制输出电动机的电压和频率。
4.设计电流反馈控制电路，实时监测电动机的电流变化，并进行反馈控制。
5.设计过载保护功能，当电流超过设定值时，自动切断电源以保护电动机。
6.设计控制器电路，实现对上述功能的整合和控制。
设计输出：1.设计并搭建直流电机不可逆调速系统的样品。
2.进行系统测试，检验系统的可靠性和调速功能。
3.输出系统的技术规格，包括输入电源要求、输出功率范围、调速范围等。
4.输出系统的电路图和元器件清单，供后续生产和维护使用。
设计评估：1.对系统进行稳定性分析和调速性能评估，通过实际测试和数据分析来评估系统的可靠性和稳定性。
2.对系统的成本、体积、功率效率等进行评估，比较与传统可逆调速系统的优劣势。
总结：通过本设计，实现了一个简化、成本较低的直流电动机不可逆调速系统。
该系统具备稳定、可靠的调速功能，并具备过载保护功能。
通过实际测试和评估，该系统的性能表现良好，能满足工业领域中对电动机调速的要求。
可编辑修改1.1kW直流电动机不可逆调速系统专业名称：电气工程及其自动化精品文档毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
2004级电气工程专业电力拖动自动控制系统课程设计第五组课程设计题目：10KW 直流电动机不可逆调速系统 课程：电力拖动自动控制系统 专业：电气工程及其自动化 指导老师：华静组员：郑周涛李德顺张万兴江吕日期：2007年12月24日星期一课题：10KW 直流电动机不可逆调速系统一、技术数据： 直流电动机：型号：3Z —71、额定功率N P =10KW 、N U =220V 、额定电流N I =55AN n =1000r/min 、极数2P=4、电枢电阻N R =0.5Ω、电枢电感D L =7mH励磁电压L U =220V 、励磁电流L I =1.6A 。
二、要求调速范围D=10、S<=15%、电流脉动系数i S ≤10%、设计中几个重点说明 三、主电路选择与参数计算1、主电路选择原则：一般整流器功率在4KW 以下采用单向整流电路，4KW 以上采用三相整流。
2、参数计算包括 整流变压器的参数计算、整流晶闸管的型号选择、保护电路的说明，参数计算与元件选择，平波电抗器电感量计算。
设计方案1.1直流电动机型号：3Z —71、额定功率N P =10KW 、额定电压N U =220V 、额定电流N I =55A 转速N n =1000r/min 、极数2P=4、电枢电阻N R =0.5Ω、电枢电感D L =7mH 励磁电压L U =220V 、S<=15%、励磁电流L I =1.6A 。
1.2电动机供电方案据题意采用晶闸管可控整流装置供电。
本设计选用的是中直流电动机，可选用三相整流电路。
又因本系统设计是不可逆系统，所以可选用三相半控桥整流电路。
电动机的额定电压为220V ，若用电网直接供电，会造成导通角小，电流脉动大，并且功率因数抵，因此，还是用整流变压器供电方式为宜。
题中对电流的脉动提出要求，故使用增加电抗器。
反馈方式选择原则应是满足调速指标要求的前提下，选择最简单的反馈方案。
1.3反馈方式的选择负载要求D ＝10，S ≤15％，则系统应满足的转速降10000.15/min 17.647/min (1)10(10.15)NNr r nD s n s⨯=≤=-⨯-∆电动系数：220550.50.19251000N aNe NNU I R C nφ--⨯===该直流电动机固有转速降'550.5/min 142.857/min17.647/min 0.1925N aN eNr r r I R n C φ⨯∆===故采用电压闭环控制系统，控制系统电压放大倍数'142.875117.09617.647N u Nn K n=-=-=∆∆1.4直流调速系统框架图 系统框架图如图1所示：图 1 直流调速系统框架图1.5主电路计算 1.5.1U2的计算2(1~1.2)d A BU Uε=其中：0.9,1,0.9A B ε==取＝则2220(1~1.2)271.6~325.9250.910.9V V U ==⨯⨯，取2U V ＝300电压比 ：122200.733300K U U=== 1.5.2一次电流I1和二次电流I2的计算 已知全波整流电路中121.11, 1.11fI I K KK ===111.05 1.05 1.1155/0.73387.45dA A I IKI K==⨯⨯=221.115560.05dA A I I K I=⨯==1.5.3变压器容量的计算11122087.4519239VA VA S U I==⨯=，22230060.0518015VA VA S U I ==⨯=1211()(1923918015)18.62722VA kVA SS S =+=+= 晶闸管整流电路如图2所示：图 2 晶闸管电路1.6晶闸管元件的选择 1.6.1晶闸管的额定电压(2~3)(2~300848.528~1272.79TNm V V UU ===，取1200TN V U =。
直流电动机调速系统设计一、电机调速系统的基本原理和组成1.电源：提供电机运行所需的直流电源，可以是单相或三相电源，还可以是蓄电池等。
2.电机：根据工况要求和负载特性选择适当的直流电动机，如有刷直流电机或无刷直流电机等。
3.变频器：用于将电源提供的交流电转换为直流电，同时提供适当的电流和电压给电机，以实现调速功能。
4.传感器：用于感知电机的转速、转矩或位置等参数，并将其发送给控制器。
5.控制器：根据传感器反馈的信息，进行逻辑控制运算，并输出相应的控制信号，以控制变频器的输出电流和电压，从而实现电机的调速。
二、电机调速系统的工作原理1.传感器感知电机的运行状态，如转速、转矩或位置等参数。
2.将传感器反馈的信息发送给控制器。
3.控制器根据反馈信息进行运算，得到控制电压和频率的控制信号。
4.控制器将控制信号发送给变频器。
5.变频器根据控制信号改变输出电压和频率，使得电机的转矩和速度达到所需的目标值。
6.电机根据变频器提供的电压和频率运行，实现调速功能。
三、电机调速系统的设计要点1.选择合适的电机：根据工况和负载特性选择合适的直流电动机，如有刷直流电机或无刷直流电机等。
2.设计适当的控制算法：根据电机的特性和调速要求，设计适当的控制算法，如比例控制、积分控制、模糊控制等。
3.选择合适的传感器：根据需要感知的参数，选择合适的传感器，如转速传感器、转矩传感器或位置传感器等。
4.设计合理的控制器：根据控制算法和传感器反馈的信息，设计合理的控制器，能够实时计算控制信号，并输出给变频器。
5.选用合适的变频器：根据电机的功率、电流和电压等特性，选择合适的变频器，能够满足电机调速系统的要求。
6.进行稳定性和性能测试：设计好调速系统后，进行稳定性和性能测试，比较实际运行与设计要求的差异，并进行必要的调整和改进。
四、电机调速系统的应用领域直流电动机调速系统广泛应用于工业生产和生活中的各个领域，例如风电场、输电输能、汽车工业、电梯工程、纺织机械、电化学、化工等。
《电力电子技术》课程设计专业：班级：学生姓名：指导教师：李崇华时间：年月日--- 年月日一．设计目的：电力电子电路设计是在学习完《电力电子技术》课程之后的一个实践环节，可使学生在理论联系实际、综合分析、理论计算、归纳总结和实验研究等方面得到综合训练和提高，从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。
通过一个指定课题的设计过程，使学生初步建立正确的设计思想，熟悉工程设计的一般顺序、规范和方法，提高正确使用技术资料、标准、手册等工具书的工作能力。
通过设计工作还可以培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观念、经济观念和全局观念，为学生向工程技术人员过渡打下良好的基础。
电力电子主要运用于交直流的控制系统中，由于学生对该课程的后续课《交直流的控制系统》没有进行系统完整的学习，所以，《电力电子技术》课程设计的主要任务，只能侧重于由电力电子元件组成的整流与逆变电路（称为直流与交流调速系统的主电路）的设计。
二．主要内容：电力电子元件组成的主电路（以整流电路为主）1．整流电路的类型选择2．整流变压器额定参数的计算3．整流元件的计算与选择4．晶闸管整流电路的保护电路及元件的计算5．电抗器的参数计算6．对所设计的电力电子变流电路进行仿真测试。
设计题一在4kw以下直流电动机的不可调速系统中，技术数据和要求如下：直流电动机：额定功率P n=1.1kw 额定电压U n=110v 额定电流I n=13A 转速n n=1500r/min 电枢电阻R a=1Ω极数2P=2 励磁电压U ex=110v 励磁电流I ex=0.8A一．设计要求：调速范围D=10；转差率S≤10%；制动迅速平稳。
二．设计内容：1.确定控制方案、对整流方式、触发电路类型、进行分析比较，并做出正确选择。
2.对所选的电路进行计算分析：①整流变压器②晶闸管元件的选择③保护环节的计算⑴交流侧⑵支流侧⑶元件3．触发装置的选择4. 有条件情况下将设计结果进行仿真验证实验，并将结果进行分析讨论。
目录1. 课程设计目的 (1)2. 课程设计要求 (1)2.1技术数据与要求 (1)2.2设计内容 (1)3. 设计内容 (2)3.1 调速系统方案的选择 (2)3.2 主电路计算 (3)3.2.1 整流变压器计算 (3)3.2.2 晶闸管元件的额定电压 (5)3.2.3 晶闸管保护环节的计算 (5)3.2.4 电抗器的参数计算 (8)3.2.5 励磁电路元件的选择 (8)3.3 触发电路的选择与校验 (9)3.4 反馈电路参数的选择与计算 (11)3.4.1 测速发电机的选择 (12)3.4.2 电流截止反馈环节的选择 (12)3.4.3 调速静态精度的计算 (12)3.4.4 给定环节的选择 (14)3.4.5 控制电路的直流电源 (15)4. 设计总结 (16)参考文献 (16)附录 (17)1 1. 课程设计目的通过对直流电动机不可逆调速系统的设计，巩固和提高学过的基础知识和专业知识，提高运用所学的知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力，培养掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基本技能。
2. 课程设计要求2.1技术数据与要求技术数据：直流电动机：型号：713-Z ；额定功率kW P N 10=；额定电压V U N 220=；额定电流A I N 55=； 转速min 1000r n N =；极数42=p ；电枢电阻Ω=5.0a R ；电枢电感mH L D 7=；励磁电压V U L 220=；励磁电流A I L 6.1=。
要求：调速范围10=D ，静态率%5≤s ，电流脉动系统%10≤i S 。
2.2设计内容①确定调速系统方案②主电路选择与计算③控制电路选择与计算④调速系统静态精度计算3. 设计内容3.1 调速系统方案的选择由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控制整流电路供电方案。
电动机额定电压为V220，为保证供电质量，应采用三相减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，D联接。
主变压器采用Y因调速精度要求较高，故选用转速负反馈调速系统。
采用电流截止负反馈进行限流保护，出现故障电流时由过流继电器切断主电路电源。
为使线路简单，工作可靠，装置体积小，宜选用KJ004组成的六脉冲集成触发电路。
该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定。
励磁绕组采用三相不控桥式整流电路供电，电源可从主变压器二次侧引入。
为保证先加励磁后电枢电压，主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合，同时设有弱磁保护环节。
直流调速系统框图如图1所示。
Array图1 直流调速系统框图23 3.2 主电路计算3.2.1 整流变压器计算⑴2U 的计算2U 是一个重要参数，现在过低，无法保证输出额定电压。
选择过高，又会造成延迟角α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。
一般可按下式计算即⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=N sh Td I I CU Cos A nU U U 22min max 2αε （3-1）式中，A ——理想情况下，C ︒=0α时整流电压0d U 与二次电压2U 之比， 即20U U A d =；B ——控制角为α时，输出电压d U 与0d U 之比，即0d d U U B =； ε——电网波动系数，通常取9.0=ε；max d U ——整流电路输出电压最大值；T nU ——主电路电流回路；C ——线路连接方式系数；sh U ——变压器的短路比，KVA 100~10变压器1.0~05.0=sh U ； N I I 22/——变压器二次侧实际工作电流与额定电流之比，应取最大值。
在要求不高的场合或近似估算时，用下式计算则更加方便BA U U d ε)2.1~1(2= （3-2） 其中34.2=A ， 取9.0=εα角考虑 10的裕量：985.0cos ==αB4 V V B A U U d 127~106985.0134.2220)2.1~1(2=⨯⨯==ε，取V U 1102= 电压比 45.311038021===U U K （3-3） ⑵一次和二次相电流1I 和2I 的计算816.021==I I K K考虑变压器的励磁历次电流时，1I 应乘以1.05左右的系数，所以 A A K I K I d I 7.1345.355816.005.105.111=⨯⨯== （3-5） A A I K I d I 4555816.022=⨯== （3-6） ⑶变压器的容量计算1111I U m S = （3-7）2222I U m S =)(2121S S S += 式中：1m 、2m ——一次侧、二次侧绕组的相数kVA kVA I U S 6.15)7.133803(3111=⨯⨯==kVA kVA I U S 85.14)451103(3222=⨯⨯==kVA kVA S S S 3.15)85.146.15(21)(2121=+=+= 考虑励磁功率kW W P L 352.0)6.0220(=⨯=，取kV A S 161=，kVA S 2.152=，kVA S 6.15=，A I 141=，A I 462=。
晶闸管和整流管的选择主要指合理的选择器件的额定电压和额定电流。
5 3.2.2 晶闸管元件的额定电压⑴晶闸管的额定电压V V U U U m TN 808~5391106)3~2(6)3~2()3~2(2=⨯===，取V U TN 700= ⑵晶闸管的额定电流选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值TN I 大于实际流过管子电流最大有效值T I ，即T AV T TN I I I 57.157.1)(>= （3-8） d dd T T AV T KI I I I I I ==>57.157.1)( （3-9） 考虑2~5.1倍的裕量，367.0=KA A KI I d AV T 4.48~3.3655367.0)2~5.1()2~5.1()(=⨯⨯==，取A I AV T 50)(=。
故选用型号为750-KP 晶闸管元件。
3.2.3 晶闸管保护环节的计算⑴交流侧过电压保护①阻容保护在变压器二次侧并联电阻)(ΩR 和电容)(F C μ进行保护，接线方式如图2所示。
F F U S I C em μμ25110520010662221=⨯⨯=≥ 电容1C 的耐压V V U m 23311025.15.1=⨯⨯=≥故选用2-CZJD 型金属化纸介电容器，电容量F μ20，耐压V 250。
6 Ω=Ω⨯⨯=≥2.210552001103.23.22221em shI U S U RA A fU I c c 69.0101102050210266=⨯⨯⨯⨯=⨯=--ππW W R I P c R 2.4~1.32.269.0)4~3()4~3(22=⨯=≥因此，可选Ω2.2、W 5的金属膜电阻。
TR图2 阻容保护接线方式②压敏电阻1RV 的选择V V U U A 20211023.123.1Im =⨯⨯==通过查询相关产品参数目录，取电压为V 220，通流量为KA 5，由此选用5/220-MY 的压敏电阻作交流侧浪涌过电压保护。
⑵直流侧过电压保护V V U U A 20211023.123.1Im =⨯⨯==故选用3/430-MY 压敏电阻作为直流侧过电压保护⑶晶闸管两端的过电压保护晶闸管过电压保护参数估计值如表1所示。
7 表1 晶闸管过电压保护参数书估计值依据上面表格可以初步确定F Cμ2.02=、Ω=202R 。
电容耐压V V U m 56611065.15.1=⨯⨯=≥。
选2-CZJD 型金属化纸介电容，电容量F μ22.0，耐压V 400。
W fCU P C R 8.010)1103(22.0501062622=⨯⨯⨯⨯=⨯=--取Ω=432R ，W 1金属膜电阻。
⑷过电流保护本系统除采用电流截止反馈环节做限流保护外，还设有与元件串联的快速熔断器作过载和短路保护，用过流继电器切断故障电流。
①快速熔断器的选择熔断器是同它保护的电路串联的，当该电路中发生过载或短路故障时，如果通过熔体的电流达到或超过某一定值，则熔体上产生的热量就会使其温度上升到熔体金属的熔点。
于是，熔体自行熔断，并以此切断故障电流，对电路实行保护，快速熔断器的断流时间短，保护性能较好，是目前应用最普遍的保护措施。
通过晶闸管电流有效值为32T I A === 故选用50-RLS 的熔断器，容体电流为A 50。
②过电流继电器的选择根据负载电流为A 55，可选用吸引线圈电流为A 100的ZS JL 1114-型手动复位直流过电流继电器，整定电流可取A A 705525.1=⨯。
8 3.2.4 电抗器的参数计算⑴使电流连续的临界电感量1L695.01=K ，取A A I I d d 75.25505.005.0min =⨯==,则mH mH I U K L d 8.2775.2110695.0min 211=⨯== ⑵限制电流脉动的电感量2L045.12=K ，取1.0=i S ，则mH mH I S U K L d i 21551.0110045.1222=⨯⨯== ⑶变压器漏电感量T L9.3=T K ，取5=sh U ，则mH mH I U U K L d sh T T 39.05511010059.31002=⨯⨯=⨯= ⑷实际串入电抗器电感量d L已知电动机电感量为mH L D 7=，则mH L L L L T D d 20)78.07(8.27)2(1≈+-=+-=3.2.5 励磁电路元件的选择图3 励磁电路接线方式励磁电压V U L 220=；励磁电流A I L 6.1=，电路接线方式如图3所示9 整流二极管耐压值与主电路晶闸管相同，故取V 700，额定电流取0=α查得367.0=K ，则A A KI I L AV D 2.1~88.06.1367.0)2~5.1()2~5.1()(=⨯⨯==可选用ZP 型A 3，V 700二极管。
3.3 触发电路的选择与校验普通晶闸管是半控型电力电子器件。
为了使晶闸管由阻断状态转入导通状态，晶闸管在承受正向阳极电压的同时，还需要在门极加上适当的触发电压。
控制晶闸管导通的电路称为触发电路。
触发电路常以所组成的主要元件名称进行分类，包括简单触发电路、单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成电路触发器和计算机控制数字触发电路等。
控制GTR 、GTO 、功率MOSFET 、IGBT 等全控型器件的通断则需要设置相应的驱动电路。
基极（门极、栅极）驱动电路是电力电子主电路和控制电路之间的接口。
采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减少开关损耗。
