下载文档原格式
课程设计任务书
一、课题
晶闸管直流电动机不可逆调速系统设计
二、设计意义及目的
通过课程设计，一方面是学生对本课程所学内容加深理解，另一方面让学生熟悉工程设计的过程、规范和方法，能正确查阅技术资料、技术手册和标准，培养学生工程设计能力。
三、设计技术数据及要求
1. 直流电动机额定数据：P N=3KW，U N=220V，I N=17.5A，
n N=1500r/min。
2. 主电路中，晶闸管要有过电压、过电流及抑制其正向电压上升率、正向电流上升率的保护电路。
3.选择合适的晶闸管触发电路。
四、设计内容
1.系统调速方案的确定。
2.主电路的选择与计算：
a.整流变压器次级电压的计算，整流变压器次级电流及变压器容量的计算；
b.电枢整流桥路中晶闸管额定电压和额定电流的计算,以及晶闸管型号的确定。
C.电枢电感
L的计算，整流变压器漏电感B L的计算。
M
3.主电路中各种保护电路的选用及元件参数计算。
五、设计任务
1、设计任务书
2、摘要
3、目录
4、整流装备方案的选择
5、系统设备（元件）的选择与效验
6、参考文献
7、后记（收获和体会）
六、主要参考资料
《电力电子技术》黄家善机械工业出版社
《电力拖动自动控制系统》陈伯时机械工业出版社七、时间：二周。
课程设计--直流电机调速控制系统设计指导教师评定成绩：审定成绩：**********课程设计报告设计题目：直流电机调速控制系统设计学校：********************学生姓名：**********专业：********************班级：***********学号：**************指导教师：*****************8设计时间：2013 年12 月目录引言 (3)一、直流电动机的工作原理 (4)二、直流电动机的结构 (5)三、直流电动机的分类 (6)四、电动机的机械特性 (7)五、他励直流电动机起动 (10)六、他励直流电动机的调速方法 (11)七、PWM调制电路 (14)八、H桥驱动电路 (14)九、直流电动机调速控制系统设计 (15)十、心得体会 (22)附录参考文献 (23)课程设计任务书 (23)引言现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
直流电机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。
改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。
PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。
直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。
随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。
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：学号姓名：指导老师：前言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直流电，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，过电流保护采用快速熔断器。
在实际情况下，脉动电流会增加电机的发热，同时产生脉动转矩，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，采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中仍然有很多不足。
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。
目录1引言 (4)2 直流开环调速系统原理和总体设计 (5)2.1 原理 (5)2.2 系统总体方案设计 (6)3 主电路设计 (7)3.1 整流电路 (7)3.2 整流变压器 (8)3.3驱动触发电路 (8)3.4 保护电路 (12)4 电路参数计算 (13)4.1晶闸管的选取 (13)4.2 变压器的参数及容量 (14)4.3 滤波电容的选择 (14)4.4 续流二极管的选择 (15)4.5 平波电抗器的计算 (15)5 总结和体会 (15)1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。
课程设计课程名称电力电子技术课程设计课题名称单闭环直流电机控制系统设计专业电气工程及其自动化班级学号姓名指导教师2012年 6 月15 日课程设计任务书课程名称：电力电子技术课程设计题目：单闭环直流电机控制系统设计专业班级：电气0991班学生姓名：学号：指导老师：审批：任务书下达日期2012年06 月3日设计完成日期2012年06月15日目录第一章系统方案确定 (7)1.1 控制原理 (7)1.2 控制结构图 (8)第二章主电路装置参数计算和保护 (9)2.1 变压器容量计算 (9)2.2 晶闸管的额定电压和额定电流确定 (10)2.3 电抗器的选择 (10)2.4 主电路设计原理图 (11)第三章整流装置的保护 (11)3.1 过电压保护 (11)3.2 过电流保护 (14)第四章控制电路设计 (15)4.1 转速调节器ASR (17)4.2 转速调节器ASR参数计算 (17)第五章系统实验、仿真及校正 (19)5.1 实验步骤 (19)5.2 仿真结果 (20)5.3 系统校正 (20)第六章总结与体会 (22)附录总电路图 (23)参考文献 (24)电气与信息工程系课程设计评分表 (25)第一章系统方案确定系统方案选择的原则是在满足生产机械工艺要求确保产品质量的前提下，力求投资少、效益高和操作方便。
根据设计要求，本单闭环直流电机调速系统采用三相桥式全控整流电路供电，选定转速为反馈量，采用调压调速方式，实现对直流电机的无极平滑调速。
所选用的直流电机型号及相关参数如下：电机型号：Z2-71额定参数：30kW 225V 158.5A 3000r/min1.1 控制原理设计原理图如图1所示：图1 单闭环直流调速系统原理图转速用与电动机同轴相连的测速电机产生的正比于转速的电压信号反馈到输入端，再与给定值比较，经放大环节产生控制电压，再通过电力电子变换器来调节电机回路电流，达到控制电机转速的目的。
这里，电压放大环节采用集成电路运算放大器实现，主电路用晶闸管可控整流器调节对电机的电源供给。
目录第1章概述 (1)1.1 电力电子技术的发展 (1)1.2 晶闸管的发展 (2)第2章总体方安设计及原理框图 (2)2.1 总体方安设计分析 (2)2.2 系统的原理框图 (3)第3章主电路设计 (4)3.1 主电路设计分析 (4)3.2 主电路原理图 (4)3.3 主电路各分单元原理及设计 (6)3.3.1 过压保护电路 (6)3.3.2 过流保护电路 (6)3.3.3滤波电路 (7)3.4 主电路元件参数计算及选型 (7)3.4.1 设计依据主要参数 (8)3.4.2 具体参数计算 (8)第4章控制电路设计 (10)4.1 控制电路的设计分析 (10)4.2 控制电路各分单元原理及设计 (10)4.2.1 ASR调节器电路 (10)4.2.2 触发电路 (11)4.2.3 驱动放大电路 (15)第5章总结与体会 (16)附录 (18)参考文献 (19)第1章概述1.1电力电子技术的发展自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。
进入70 年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。
随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET 等自关断全控型第二代电力电子器件。
而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件，开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。
而进入90 年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展，以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究，器件开发研制，应用渗透性，在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。
|_~吾尝终日而思矣，不如须臾之所学也；吾尝而望矣，不如登高之博见也。
－－《荀子·劝学》直流电机调速系统课程设计指导书一、实验目的1、通过对KZ－D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究，加深对负反馈控制的基本原理的理解。
2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。
3、研究系统各参数间的基本关系及各参数变化对系统的影响。
4、加深对比例积分调节器动态传输特性的认识，了解其在无静差自动控制系统中的作用。
5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。
在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g 作为触发器的移相控制电压U ct ，改变U g 的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。
实验系统的组成原理图如图5-1所示。
图1-1 实验系统原理图四、实验内容(1)测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,s K , 测定直流电动机电势常数C e 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M (2)转速调节器的调试,电流调节器的调试(3)设计调速系统。
调速指标为D =10，S <10%；测定系统开环机械特性和∆n nom ，判断能否满足调速指标；如果不能满足，可采用转速负反馈；计算及整定比例调节器参数、反馈系数；测定闭环系统的机械特性。
(4)设计及调试双闭环无静差KZ －D 调速系统要求额定转速时S ≤2%，电流超调量σi %<5%，转速起动到额定转速时，超调量σn ed n %<10%，负载扰动恢复时间小于05.s ，电动机过载倍数λ=12.，电流反馈系数A V 615.4=β。
(5)要求完成电流、转速两个调节器的参数设计，并调试系统。
五、预习要求学习教材中有关晶闸管直流调速系统各参数的测定,设计方法。
直流电动机调速系统课程设计直流电机转速电流双闭环调速系统设计设计报告设计人：李良友班级：电气优创0801学号：********同组人：辛迪硕郝齐心目录第一章设计任务 ................................................................................................................. - 1 -一、设计内容： ........................................................................................................ - 1 -二、设计要求： ........................................................................................................ - 1 -三、设计参数： ........................................................................................................ - 1 -第二章直流电动机转速电流双闭环调速系统设计 ......................................................... - 2 -一、转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静态结构图 ................................... - 2 -1、双闭环调速系统的组成 ......................................................................................... - 2 -2、稳态结构框图 ......................................................................................................... - 3 -二、转速、电流双闭环直流调速系统的动态模型 ....................................................... - 5 -三、按工程方法设计双闭环系统调节器 ....................................................................... - 6 -1、电流调节器的设计计算 ......................................................................................... - 6 -2、转速调节器的设计计算 ......................................................................................... - 8 -3 调速系统的开环传递函数 ................................................................................... - 10 -四、转速调节单闭环实验 ............................................................................................. - 11 -1、原理图各部分电路 ............................................................................................... - 11 -2、测试结果 ............................................................................................................... - 13 -五、自我评定 ................................................................................................................. - 14 -参考资料 ............................................................................................................................. - 15 -附录一速度反馈电路原理图附录二元件清单第一章设计任务一、设计内容：1、根据给定参数设计转速电流双闭环直流调速系统。
电机学课程设计任务书一、课程设计目的和要求1 目的通过设计实践，培养学生查阅专业资料、工具书或参考书，掌握现代设计手段和软件工具，并能以仿真程序及仿真结果表达其设计思想的能力。
2 要求1）搭建系统仿真电路还或者搭建实际电路；2）提供仿真系统参数，（可自行设计或使用题目提供相关参数）；3）绘制相关参数曲线；4）分析对比相关控制参数，给出相应结论。
二、原始资料1 直流开环调速（可在实验台上自行搭建）依据上图建立的直流开环调速系统仿真模型；电动机额定参数:UN =220V,IN=136A,Nn=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。
励磁电压Uf =220Ⅴ ,励磁电流If=1.5A。
采用三相桥式整流电路,设整流器内阻R=0.05Ω。
平波电抗器Ld=20mH。
题中仅给出电动机额定参数，电源、变压器等参数必须根据电动机要求进行设计和计算。
观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时的控制角a=30°，45°，60°，75°时转速、转矩和电流变化，总结开环直流调速系统特点。
2 转速闭环控制的直流调速系统（可在实验台上自行搭建）依据上图建立转速闭环控制的系统仿真模型；电动机额定参数:UN =220V,IN=136A,Nn=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。
励磁电压Uf =220Ⅴ ,励磁电流If=1.5A。
采用三相桥式整流电路,设整流器内阻R=0.05Ω。
平波电抗器Ld=20mH。
题中仅给出电动机额定参数，电源、变压器等参数必须根据电动机要求进行设计和计算。
分别采用比例调节，比例-积分调节，带电流截止负反馈调节三种方法观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时的转速响应、电压响应和电流响应变化，总结转速闭环控制直流调速系统特点。
3 直流双闭环调速系统（可在实验台上自行搭建）依据上图建立的直流双闭环调速系统仿真模型；电动机额定参数:UN =220V,IN=136A,Nn=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。
电力电子课程设计任务书一、课程目标知识目标：1. 理解电力电子器件的基本原理、分类及其在电路中的应用；2. 掌握电力电子变换器的工作原理、电路构成及其控制方法；3. 了解电力电子技术在能源转换、电机调速等领域的应用。
技能目标：1. 能够分析并设计简单的电力电子电路，进行电路仿真与实验操作；2. 学会使用相关软件（如PSPICE、MATLAB等）对电力电子电路进行性能分析与优化；3. 能够针对实际问题，运用电力电子技术提出解决方案，并进行初步设计与评估。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学、积极探索电力电子技术发展的精神；2. 增强学生的环保意识，认识到电力电子技术在节能减排方面的重要性；3. 培养学生的团队协作能力和沟通表达能力，使其在学术交流中能够积极参与、互相学习。
课程性质：本课程为高年级专业课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础，具有较强的学习能力和动手实践能力，但可能对电力电子技术在实际应用中的具体问题缺乏深入了解。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题，提高其创新能力和实践能力。
在此基础上，分解课程目标为具体的学习成果，以便进行后续的教学设计和评估。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 电力电子器件原理及其特性- 教材章节：第一章- 内容：晶闸管、GTO、MOSFET、IGBT等器件的工作原理、特性参数及选型。
2. 电力电子变换器及其控制技术- 教材章节：第二章- 内容：AC-DC、DC-AC、DC-DC等变换器的工作原理、电路拓扑及其控制策略。
3. 电力电子技术应用- 教材章节：第三章- 内容：电力电子技术在电力系统、新能源、电机调速等领域的应用案例。
4. 电力电子电路设计与仿真- 教材章节：第四章- 内容：电路设计方法、仿真软件使用及电路性能分析。
