电机自动控制课程设计.

河南工程学院 课程设计

十机架连轧机分部传动直流 调速系统的设计

学生姓名： 学 院： 电气信息工程学院 专业班级： 电气工程及其自动化1321 学 号： 2 专业课程： 自动控制系统 指导教师：

2014 年 12 月 26 日 课程设计成绩评定标准及成绩 序号 评审项目 指 标 满分 评分 1 工作态度 遵守纪律，学习认真；作风严谨，踏实肯干。 5分

2 工作量 按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合要求。 20分

3 出勤情况 全勤： 得10分 10分 有迟到、早退、请假现象： 得8分 旷课1天： 得5分 旷课2天： 得2分 旷课超过2天： 得0分

4 设计、实验方案 能灵活运用相关专业知识，有较强的创新意识，有独特见解，设计有一定应用价值。 30分

5 实验技能 动手能力强，能独立完成安装、调试等实际操作，能解决设计及实验过程中出现的问题。 10分 6 小组表现 注重团队合作，在小组中表现突出，对设计方案的制定及选取起主要作用，在实验操作过程中，承担主要执行者。 5分 7 设计报告质量 报告结构严谨合理；文理通顺，技术用语准确，符合规范；图表完备、正确，绘图准确、符合国家标准；。 20分 合 计 评语：

等 级： （优秀、良好、中等、及格、不及格） 评阅人： 职称： 日 期： 年 月 日 目 录 摘 要 ............................................................................ 1 1 绪论 ........................................................................... 2 1.1 直流调速系统的概述............................................................................................................. 2 1.2 课程设计的目的 ...................................................................................................................... 2 1.3 课程设计的技术要求 .............................................................................................................. 3 2 直流调速系统的总体方案设计 ............................................................................................................ 4 2.1 电动机的选择 .......................................................................................................................... 4 2.2 电动机供电方案的选择 .......................................................................................................... 4 2.3 系统结构的选择 ...................................................................................................................... 4 3 直流调速系统的主电路与动态设计 .................................................................................................... 7 3.1 主电路设计及参数计算 .......................................................................................................... 7 3.1.1 整流变压器的设计与计算 .............................................................................................. 7 3.1.2 晶闸管的选择与保护 ...................................................................................................... 8 3.1.3 平波电抗器的计算 ........................................................................................................ 11 3.1.4 触发电路的选择与校验 ................................................................................................ 13 3.2 直流调速系统的动态设计 .................................................................................................... 15 3.2.1 电流环(ACR)的设计 ....................................................................................................... 15 3.2.2 转速环(ASR)设计 ........................................................................................................... 17 4 直流调速系统的MATLAB/SIMULINK仿真 ................................................................................... 19 4.1 MATLAB仿真软件介绍 ....................................................................................................... 19 4.2 系统的建模及参数计算 ........................................................................................................ 19 4.3 系统仿真及结果分析 ............................................................................................................ 22 结束语 ..................................................................................................................................................... 26 参考文献 ........................................................................ 27 附录 ............................................................................ 28 摘 要 直流调速系统具有调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能的特点，广泛应用于直流电力拖动系统。连轧是金属压力加工行业中提高劳动生产率和轧制质量的先进方法，连轧机则是冶金行业的大型设备。对于连轧机的调速是十分重要的，本设计采用双闭环直流调速系统对Z2—72电机进行调速，以满足要求。 该系统采用转速、电流双闭环控制直流调速系统。双闭环调速具有良好的性能，应用广泛。整个系统采用V—M系统，通过六路脉冲器控制晶闸管组成的整流装置，使之输出变化的电压达到调速的目的。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，根据要求可设置PI调节器，在系统中设置两个调节器，即ASR和ACR，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用MATLAB对整个调速系统进行了SIMULINK仿真分析，观察仿真结果是否满足要求。 关键词：直流调速调速，转速和电流调节器, MATLAB/SIMULINK仿真 1 绪论 近年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。以晶闸管整流装置取代了直流发电机电动机组及水银整流装置，同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。

1.1 直流调速系统的概述 双闭环直流调速系统即速度和电流双闭环直流调速系统，是由单闭环直流调速系统发展起来的，调速系统使用比例积分调节器，可以实现转速的无静差调速。又采用电流截止负反馈环节，限制了起（制）动时的最大电流。这对一般的要求不太高的调速系统，基本上已经能满足要求。但是由于电流截止负反馈限制了最大电流，加上电动机反电势随着转速的上升而增加，使电流到达最大值后迅速降下来，这样，电动机的转矩也减小了，使起动加速过程变慢，起动的时间比较长。在这些系统中为了尽快缩短过渡时间，所以就希望能够充分利用晶闸管元件和电动机所允许的过载能力，使起动的电流保护在最大允许值上，电动机输出最大转矩，从而转速可直线迅速上升，使过渡过程的时间大大的缩短。另一方面，在一个调节器的输出端有综合几个信号，各个参数互相调节比较困难。为了克服这一缺点就应用转速，电流双闭环直流调速系统。