第一章 绪论
1.1 直流调速系统概述
直流调速系统是用于直流电动机的转速控制系统,是最早开发应用的电力拖动控制系统,即使在交流调速迅速发展的今天,直流调速系统仍在广泛使用.直流电动机有良好的启动和制动性能,调速范围宽,控制技术成熟,其转速和电流的闭环控制方法也是交流调速控制的重要基础.
1.2 设计内容和要求 1.
2.1设计要求
要求转速和电流稳态无静差，电流超调量
，转速超调量
。
1.2.2 设计内容
1、根据设计任务，选择主回路方案。
2、控制回路选择：给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器锁零电路、电流、电压检测环节、同步变压器接线方式
3、整流变压器计算：变压器原副方电压、电流、容量以及联接组别选择。
4、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。
5、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。
6、平波电抗器选择计算。
7、电流调节器ACR 中计算。
8、转速调节器ASR 中计算。 9、动态性能指标计算。
10、画出双闭环调速系统电气原理图。 11、对系统进行仿真，并简要分析仿真结果。
第二章 直流拖动控制系统总体设计
i i R C 、 n n R C 、
2.1 直流调速系统拖动方案的确定
拖动方案选择的原则是在满足生产机械工艺要求并确保产品质量的前提下，力求投资少、效益高和操作方便,主要根据生产机械对调速的要求来确定，它直接关系到系统的技术经济性能的优劣，是系统设计中至关重要的一环。拖动方案的选择,实质上就是晶闸管（或功率晶体管）变流装置主电路的接线方式和直流电机调速方式的选择.
2.1.1 晶闸管变流装置主电路接线方式的选择
设计晶闸管直流调速系统时，晶闸管整流器主电路接线方式的选择对系统的技术经济指标来说也是非常重要的。确定主电路的接线方式必须考虑一下各种因素：
1）电动机的容量，即整流装置的容量要保证电动机容量的充分利用。
2）可控整流装置所提供的整流电源的质量。可控整流装置的滞后时间s T过大，会影响系统的快速性，即影响系统的跟随性能和抗扰性能指标。可控整流装置输出电压波形脉动程度大小，直接影响系统的调速性能和平波电抗器的投资。
3）主电路的接线方式的选择，也会影响整流变压器绕组的利用率和变压器铁芯是否直流磁化以及是否需要敷设零线等。
4)拖动电动机是否可逆运行。
5)对可逆调速系统还必须对环流控制方案综合予以考虑。
表2-3示出了调压调速用的可控直流电源的各种接线方式及其指标，可供整流装置设计时选用参考。
表调压调速的各种接线方式及其指标
2.1.2 直流电机调速方式的选择
（一）调节电枢供电电压U
保持电动机磁场为额定，改变电枢供电电压，实现电动机基速以下的转速无级调节，属恒转矩调速。对于要求有一定范围的无级平滑调速系统来说，此种方式最为常见。
（二）减弱励磁磁通Φ
保持电动机端电压为额定，改变电动机励磁磁通Φ，实现电动机基速以上的转速无级调速，即恒功率调速。此种方式虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往与调压方式配合使用，在基速以上作小范围的升速。
2.2 直流调速系统控制方案的确定
直流调速系统控制方案，主要根据生产机械的具体工艺要求和对控制系统提出的动态技术性能，并综合考虑经济性能指标来确定。
1）根据设计任务书中所提出的稳态调速指标要求，确定采用开环控制，还是闭环控制。由于开环控制其机械特性软，所能提供的调速范围小，往往不能满足稳态调速指标要求，所以生产实际中一般都采用闭环控制方式。
2）如果生产机械对系统的动态特性没有严格要求，则可采用转速单闭环，或者带电流正反馈的电压负反馈控制方式，并引入电流截止负反馈环节以限制起动和堵转电流过大。根据系统中使用转速调节器（P或PI）的不同，可设计成单闭环有静差或无静差调速系统。
3）若生产机械对系统的静、动态性能指标都有较严格的要求，而对减速调节和停车制动要求不高，则许采用典型的转速、电流双闭环系统，并通过对调节器型式的选择和参数整定，满足调速要求。
4）有些生产机械要求电动机实现可逆运行，而某些生产机械虽然不要求可逆运行，但要求电动机能实现迅速的减速或制动控制，则系统应采用可逆控制方案。
5）如果生产机械要求具有很宽广的调速范围，则可采用调压和弱磁调速相配合，控制方式采取非独立控制励磁的调速系统。
6）某些生产机械要求限制系统加、减速度，则应考虑通过给定积分器或函数发生器提供速度给定信号，而不宜用阶跃给定。
7）如要求系统建立电压约束或电流变化率约束条件，改造调节对象特性，使系统具有更为理想的动态品质，可采用串级联接的三环控制方案。
8）某些生产机械对系统的静、动态性能有很高的要求，应考虑采用复合控制方案或串联校正与并联校正配合控制。
9）确定控制方案时必须注意对各种信号（如电压、电流、转速等）的检测及检测元件的精度要求等。并从系统控制电路设计方面可提供的各种保护措施进行考虑，以进一步提高系统的可靠性。
总之，系统控制方案确定，应在满足生产要求的前提下，工作可靠、安全，线路力求简单、经济，系统易于实现，操作、维修方便，并尽量使控制单元通用性好，设备投资少。
第三章 变流器主电路参数计算和保护环节设计
主电路参数计算和元件选择的具体内容是：整流变压器额定参数计算、晶闸管整流元件（或功率晶体管）的选择与联结、晶闸管的保护、电抗器参数的计算。 3.1整流变压器额定参数的计算
在一般情况下，晶闸管变流装置所要求的交流供电电压与电网供电电压是不一致的，并考虑尽可能减少电网和晶闸管装置间的相互干扰，要求晶闸管主电路与电网隔离，抑制整流装置进入电网的谐波电流,减小对电网的污染,所以需配置整流变压器。
根据整流器主电路的类型,电源,以及负载要求的电压与电流,可以计算出整流变压器的额定参数: 二次电压u2、二次电流i2 和一次电流i1，进而计算其一次容量s1、二次容量s2、 及平均计算容量S 。最后根据上述数据选用现有电力变压器系列产品或自行设计。
1）二次电压u2
A U U d /)5.12.1(max 2-=
式中，max d U 为变流装置的最大整流输出电压（V ）；A 为0=α时d U 与2U 之比
2）二次电流i2 和一次电流i1，
三相全控桥式电路有d I I 816.02=，K I I d /816.01=；K 为变压器匝数比（21/N N K =）。
3）变压器容量计算
变压器二次容量、一次容量、平均计算容量（视在容量）分别为
2222I U m S = 1111I U m S =
