晶闸管串级调速双闭环系统

1 目录 前言和设计题目 ............................................................ 2 一.串级调速系统 ........................................................... 3 1.1主电路方案的确定 .................................................. 3 1.2系统静态及动态要求 ................................................ 3 1.3串级调速原理及基本类型 ............................................ 4 1.4电动机供电方案的确定 .............................................. 5 二.电动机容量校核 ......................................................... 7 2.1最大转差率 ........................................................ 7 2.2转子整流器的最大输出电压 .......................................... 7 2.3最大直流整流电流和电阻 ............................................ 8 2.4定子电阻和电动机额定转矩 .......................................... 8 2.5折算到转子侧的漏抗 ................................................ 9 三.整流二极管的选择 ....................................................... 9 3.1整流二极管电压的选择 .............................................. 9 3.2整流二极管电流的选择 .............................................. 9 四.逆变变压器的参数计算 .................................................. 10 4.1概述 ............................................................. 10 4.2逆变压器二次侧参数的初步计算 ..................................... 10 4.3逆变变压器计算 ................................................... 12 五.硅整流元件及晶闸管的选择 .............................................. 13 5.1参数计算 ......................................................... 13 5.2调速系统的保护 ................................................... 14 六.平波电抗器电感量的计算 ................................................ 16 6.1转子直流回路平波电抗器的作用 ..................................... 17 6.2电感的计算 ....................................................... 17 6.3启动方式的确定 ................................................... 18 七.双闭环控制系统的参数计算 .............................................. 18 7.1双闭环系统静态参数计算 ........................................... 18 7.2双闭环系统的动态参数计算 ......................................... 19 八.系统总体结构设计 ...................................................... 21 8.1供电系统的设计结构 ............................................... 22 8.2调节器的设计结构 ................................................. 22 九.设计心得 2

前言 现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。在这一系统中可对生产机械进行自动控制。 随着近代电力电了技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动化电力拖动正向着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中，自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。另外，低成本自动化技术与设备的开发，越来越引起国内外的注意。特别对于小型企业，应用适用技术的设备，不仅有益于获得经济效益，而且能提高生产率、可靠性与柔性，还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的重要组成部分。 通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。变流技术也称为电力电子器件的应用技术，它包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术。

交流电动机拖动设计题目： 某提升机最大负载功率为48kwLP，调速范围要求D=3，选用晶闸管串级调速双闭环系统，整流器才用三相桥式整流电路，逆变器采用三相桥式全控电路。要求： 1． 选择电机。 2． 逆变变压器参数计算。 3． 整流电路和逆变电路器件的选型。 4、 平波电抗器电感的计算

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基于串级调速的双闭环控制系统 1 串级调速系统 1.1主电路方案的确定 对于交流异步电动机转差功率消耗型调速系统，当转速较低时转差功率消耗较大，从而限制了调速范围。如果要设法回收转差功率，就需要在异步电动机的转子侧施加控制，此时可以采用绕线转子异步电动机。常见的绕线转子异步电动机用转子回路串电阻调速，这种调速方法简单、操作方便且价格便宜，但在电阻上将消耗大量的能量，效率低，经济性差，同时由于转子回路附加电阻的容量大，可调的级数有限，不能实现平滑调速。为了克服上述缺点，必须寻求一种效率较高、性能较好的绕线转子异步电动机转差功率同馈型调速方法，串级调速系统就是一个很好的解决方案。 串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。它属于变转差率来实现串级调速的。与转子串电阻的方式不同，串级调速可以将异步电动机的功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因此效率高。它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。特别是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因而获得了广泛的应用。 1.2系统静态及动态要求 若采用双闭环调速系统，则可以近似在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大电流（转矩）受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。采用转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。 与带电流截止负反馈的单闭环系统相比，双闭环调速系统的静特性在负载电流小于

dmI时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。得 4

到过电流的自动保护。显然静特性优于单闭环系统。在动态性能方面，双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电网电压扰动。 1.3串级调速原理及基本类型

假定异步电动机的外加电源电压LU及负载转矩LK都不变．则电动机在调速前后转子电流近似保持不变。若在转子回路中引入一个频率与转子电势相同，而相位相同或相反的附电势addE则转子电流为

）（式常数112020rraddrsXREsEI

式中： rR：转子回路电阻； 0rsX：转子旋转时转子绕组每相漏抗；

0rE：转子开路相电势 ；

电动机在正常运行时，转差率s很小，故rR≥0rsX。忽略0rsX有, 210式常数addrEsE

上式中，0rK为取决于电动机的一个常数，所以，改变附加电势可以改变转差率S，从而实现调速。 设当addE= 0时电动机运行于额定转速，即NNssnn,,由（式1-2）可见，当附加电动势与转子相电势相位相反时addE（前取负号），改变addE的大小，可在额定转速以下调速，这种调度方式称为低同步串级调速，且附加电势与转子相电势相位 相同时（addE前取正号），改变addE的大小，可在额定转速以上调速，这种调度方式称为超同步串级调速（即s <0）。 串级调速四种基本状态方式下能量传递方式如图1-1所示，图中不计电动机内部各种损耗，即认定定子输入功率P即为转子输出功率。