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电力拖动自动控制系统课程设计范本

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2020年4月19日

电力拖动自动控制系统课程设计

文档仅供参考

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2020年4月19日 课程设计任务书

学生姓名： 陈建龙 专业班级： 电气0701

指导教师： 饶浩彬 工作单位： 自动化学院

题 目: V-M双闭环直流可逆调速系统设计

初始条件：

1．技术数据：

直流电动机：PN=3KW , UN=220V , IN=17.5A , nN=1500r/min ,

Ra=1.25Ω 堵转电流 Idbl=2IN , 截止电流 Idcr=1.5IN ，GD2=3.53N.m2

三相全控整流装置：Ks=40 , Rrec=1. 3Ω

平波电抗器：RL=0. 3Ω

电枢回路总电阻 R=2.85Ω ，总电感 L=200mH ,

电动势系数： (Ce= 0.132V.min/r)

系统主电路：(Tm=0.16s ，Tl=0.07s)

滤波时间常数：Toi=0.002s , Ton=0.01s,

其它参数：Unm*=10V , Uim*=10V , Ucm=10V ，σi≤5% , σn≤10

2．技术指标

稳态指标：无静差（静差率s≤10%, 调速范围 D≥20 ）

动态指标：转速超调量δn≤10%，电流超调量δi≤5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤0.5s

要求完成的主要任务: 文档仅供参考

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2020年4月19日 1．技术要求：

(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作

(2) 系统静特性良好，无静差（静差率s≤2）

(3) 动态性能指标：转速超调量δn＜8%，电流超调量δi＜5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s

(4) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续

(5) 调速系统中设置有过电压、过电流等保护，而且有制动措施

2．设计内容：

(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图

(2) 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）

(3) 动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求

(4) 绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）

(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书

摘要

转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于文档仅供参考

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2020年4月19日 控制等优点，因此在电气传动系统中得到了广泛的应用。常见的电机调速系统有转速闭环控制系统和电流闭环控制系统，二者都能够在一定程度上克服开环系统造成的电动机静差率，可是不够理想。实际设计中常采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。本文是按照工程设计的方法来设计转速和电流调节器的。使电动机满足所要求的静态和动态性能指标。电流环应以跟随性能为主，即应选用典型Ⅰ型系统，而转速环以抗扰性能为主，即应选用典型Ⅱ型系统为主。

关键词：直流双闭环 调速系统 电流调节器 转速调节器

1设计任务及要求

1.1设计任务

设计V-M双闭环直流可逆调速系统

1)技术数据：

直流电动机：PN=3KW , UN=220V , IN=17.5A , nN=1500r/min ,

Ra=1.25Ω 堵转电流 Idbl=2IN , 截止电流 Idcr=1.5IN ，GD2=3.53N.m2

三相全控整流装置：Ks=40 , Rrec=1. 3Ω

平波电抗器：RL=0. 3Ω

电枢回路总电阻 R=2.85Ω ，总电感 L=200mH ,

电动势系数： (Ce= 0.132V.min/r) 文档仅供参考

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2020年4月19日 系统主电路：(Tm=0.16s ，Tl=0.07s)

滤波时间常数：Toi=0.002s , Ton=0.01s,

其它参数：Unm*=10V , Uim*=10V , Ucm=10V ，σi≤5% , σn≤10

2)技术指标

稳态指标：无静差（静差率s≤10%, 调速范围 D≥20 ）

动态指标：转速超调量δn≤10%，电流超调量δi≤5%，动态速降Δn≤10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤0.5s

3) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图

4) 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与保护电路等）

5) 动态设计计算：根据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR调节器与ACR调节器的结构型式及进行参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求

6) 绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）

1.2设计要求

1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D≥20），系统在工作范围内能稳定工作

2) 系统静特性良好，无静差（静差率s≤10%）

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《电力拖动自动控制系统》教学大纲

《电力拖动自动控制系统》教学大纲

《电力拖动自动控制系统》教学大纲

《电力拖动自动控制系统》教学大纲

英文名称：Automatic Control System for Electric Drive 课程编码：D***** 课内教学时数：48 学 分：3

适用专业：电气工程及其自动化 开课单位：机械与电子工程系

制定（或修订）时间：20XX年9月

一、课程性质与任务

本课程是电气工程及其自动化专业主干课程之一，电力电子与电力传动专业方向课程。通过本课程的学习，应掌握电力拖动自动控制系统的基本知识、掌握交直流电机典型自动控制系统的工作原理及运用。培养学生解决实际问题的能力,为今后从事电气工程及其自动化有关的专业工作打下基础。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点

第一章 闭环控制的直流调速系统

㈠ 基本要求：了解闭环控制的直流调速系统的工作原理 ㈡

教学重点：反馈控制闭环调速系统的稳态、动态分析和设计 ㈢

教学难点：无静差调速系统和积分、比例积分控制规律 ㈣ 教学内容

1、直流调速系统用的可控直流电源 2、晶闸管-电动机系统的特殊问题

3、反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计 4、反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计 5、无静差调速系统和积分、比例积分控制规律 6、电压反馈电流补偿控制的调速系统

第二章 多环控制的直流调速系统

㈠ 基本要求：让学生熟悉掌握转速、电流双闭环调速系统的静特性、系统各变量的稳态工作点和稳态参数计算

㈡ 教学重点：双闭环系统电路特点、如何实现转速无静差

㈢ 教学难点：调节器的工程设计方法、三环调速系统

㈣ 教学内容：

1、 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 2、 双闭环调速系统的动态性能 3、 调节器的工程设计方法

4、 按工程设计方法设计双闭环系统 5、 转速超调的抑制――转速微分负反馈 6、 三环调速系统

(完整版)电机拖动与控制-教案

(完整版)电机拖动与控制-教案

- 1 - 课程:电机拖动与控制

班级: 13矿机3班

章节名称

（课题） 绪论

教学

目标 1。了解电机及电力拖动技术的发展;

2.明确课程的性质、课程所涵盖的内容、学完本课程后所达到的要求.

教学内容

与

学时分配 内 容 学时

1.电机拖动与控制在国民经济中的作用

2.电机及电力拖动发展概况 1

3。电机的分类及电力拖动系统的组成

4。本课程的性质、任务和学习方法 1

重 点 本课程的性质、任务、特点和分析方法

难 点 本课程的分析方法

教学过程

设 计

1。观一些有关电机的录像

2.讲解电机所拖动的作用

3.让同学们自己讨论, 在自己的头脑中电机是怎样发展过来的

4.简单介绍电机的分类、电力拖到系统的组成

5.重点讲解本课程的性质、任务, 还有我们用什么方法才能比较快地掌握它

6。布置预习下一节课的内容

- 2 - 教学手段 板书和多媒体、视频录像相结合的教学方法

作业

教研室

主 任

（签字）

课程: 电机拖动与控制

班级: 13矿机3班

章节名称

（课题） 第1章 直流电机

1.1 直流电机的结构和工作原理

教学

目标 1.了解直流电机的用途;

2。掌握直流发电机和直流电动机基本工作原理与结构；

教学内容

与

学时分配 内 容 学时

1.直流电机的工作原理 1

2.直流电机的结构 1

重 点 直流电机的工作原理, 和定、转了结构

- 3 - 难 点 直流机的电枢绕组

教学过程

设 计

1.观看直流电机制造过程录像片

2.简单介绍直流电机的用途

3.讲解直流电机的物理模型

4.讲解直流发电机的工作原理

5。简单介绍直流电机的结构

问题: A。定子主要包括那些部分?

B.转子主要包括那些部分？

6。总结本节课的内容,提出要求

7.布置预习下一节

教学手段 板书和多媒体、实物相结合的教学方法

作业 1--—1.2、4、

电力拖动控制线路与技能训练教案课程全

电力拖动控制线路与技能训练教案课程全

绪论

一、 电力拖动及其组成

电力拖动：指用电力拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。

1． 电力拖动系统的组成

（１）电源：是电动机和控制设备的能源。

（２）电动机：是生产机械的原动机，其作用是将电能转换成机械能。

（３）控制设备：用来控制电动机的运转。

（４）传动机构：是在电动机与生产机械的工作机构之间传递动力的装置。

2． 电力拖动的特点

（１）方便经济

（２）效率高

（３）调节性能好

（４）易于实现生产过程的自动化

3． 电力拖动的了展过程

电力拖动的发展过程经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动。

（１）成组拖动：由一台电动机拖动传动轴，再由传动轴通过传动带分别拖动多台生产机械。

（２）一台拖动：由一台电动机拖动一台生产机械。

（３）多电动机拖动：一台生产机械中由多台电动机分别拖动不同的运动部件的拖动方式。

二、 本课程的性质、内容、任务和要求

第一单元 常用低压电器及其拆装与维修

概述

电器：凡是根据外界特定的信号或要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电路现象的切换、控制、保护、检测和调节的电气设备均称为电器。

低压电器：工作在交流额定电压1200Ｖ及以下、直流额定电压1500V及以下的电器称为低压电器。

一、 低压电器的分类、产品标准和常用术语 １． 分类

２．低压电器的产品标准

３．常用术语

（１）通断时间：从电流开始在开关电器一个极流过瞬间起，到所有极的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。

（２）分断能力：开关电器在规定的条件下，能在给定的电压下分断的预期分断电流值。

二、 低压电器型号组成形式 见书Ｐ５

课题一 低压开关

一、 刀开关

１． 开启式负荷开关（胶盖刀开关、闸刀开关）

（１）型号含义 （２）结构

（３）选用

１） 用于照明和电热负载时，选用额定电压220V或250V，额定电流不小于电路按批准的级别出心裁 按内容性质 基础标准

PWM-M可逆调速系统设计

PWM-M可逆调速系统设计

武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书

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摘要

直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在宽范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。

近年来，虽然高性能交流调速技术发展很快，但是直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，应用前景相当广阔；而且从控制规律的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础。掌握直流拖动控制系统的基本规律和控制方法具有非常大的必要性。根据生产机械要求，电力拖动控制系统有调速系统、伺服系统、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。而各系统往往都是通过转速来实现的，本文研究直流调速系统，是电力拖动控制系统中的基础和及其重要的部分。针对双闭环可逆直流PWM调速系统进行了较深入的研究，从直流调整系统原理出发，逐步建立了闭环直流PWM调整系统的模型。

关键词：直流电动机 直流调速系统 双闭环 PWM调速

武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书

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PWM-M可逆调速系统设计

1 直流电动机的调速方法介绍

直流电动机的调速方法有三种：

（1）改变电枢电阻（R）调速。

（2）改变电枢电压（U）调速。

（3）改变主磁通（）调速。

前两种调速方法主要适用于恒转矩负载，后一种调速方法适用于恒功率负载。串电阻调速为有级调速，调速平滑性比较差，机械特性斜率增大，速度稳定性比较差，受静差率的限制，调速范围比较小。改变电枢电压调速为无级调速，机械特性斜率不变，速度稳定性好，调速范围比较大。改变主磁通调速，控制方便，能量损耗比较小，调速平滑，但受最高转速限制，调速范围不大。

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以改变电枢电压调速方式为最好。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主要调节方式。

2 PWM控制系统的优点

自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制的控制方式，形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，或直流PWM调速系统。PWM系统在很多方面有较大的优越性：