不可逆V-M双闭环直流调速系统设计课设

时间：2026-01-14

不可逆V-M双闭环直流调速系统设计

一性能指标要求：稳态指标：系统无静差

动态指标： i 5%；空载起动到额定转速时 n 10%。二给定电机及系统参数

UN 230V，IN 82.55A， 2，nN 1450r，Ra 0.7 PN 19KW，

主回路总电阻R 1.4 系统飞轮惯量GD2 11.76N m2 系统最大给定电压Unm 10V ACR、ASR调节器限幅值调到为 8V。三设计步骤及说明书要求

1 画出双闭环系统结构图，并简要说明工作原理。

2 根据给定电机参数，设计整流变压器，并选择变压器容量；选择晶闸管的参数并确定过流、过压保护元件参数。 3 分析触发电路及同步相位选择。 4 设计ACR、ASR并满足给定性能指标。

5 完成说明书，对构成系统的各环节分析时，应先画出本环节原理图，对照分析。 6打印说明书（A4），打印电气原理图（A4）。

摘要：本文所论述的是“转速、电流双闭环直流调速系统转述单闭环直流调速系统的主电路设计与研究”。主电路设计是依据晶闸管-电动机（V—M）系统组成，其系统由整流变压器TR、晶闸管整流调速装置、平波电抗器L和电动机-发电机组等组成。整流变压器TR和晶闸管整流调速装置的功能是将输入的交流电整流后变成直流电；平波电抗器L的功能是使输出的直流电流更平滑；电动机-发电机组提供三相交流电源。

关键词：直流调速；晶闸管；双闭环

V-M double closed loop irreversible cocurrent velocity modulation system's design

Abstract:What this article elaborates is “the rotational speed, the electric current double closed loop cocurrent velocity modulation system rephrases in own words the single closed loop cocurrent velocity modulation system's main circuit design and the research”. The main circuit design is rests on the thyristor - electric motor (V-M) the system composition, Its system by rectification transformer TR, the thyristor rectification speeder, flat wave reactor L and the electric motor - power set and so on is composed. After rectification transformer TR and the thyristor rectification speeder's function is the alternating current rectification which, inputs turns the direct current; The flat wave reactor L function is causes the output the direct current to be smoother; The electric motor - power set provides the three-phase AC power source . Key words: direct-current velocity modulation;thyristor;double closed loop

1双闭环直流调速系统的介绍

双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。

1.1双闭环直流调速系统的原理框图

1.2双闭环直流调速系统的稳态结构图

工作原理：由给定环节、ASR、ACR、触发器和整流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设置了电流调节器ACR和转速调节器ASR。电流调节器ACR和电流检测反馈回路构成了电流环；转速调节器ASR和转速检测反馈回路构成转速环，称为双闭环调速系统。因转速环包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。在电路中，ASR和ACR串联，即把ASR的输出当做ACR的输入，再由ACR得输出去控制晶闸管整流器的触发器。为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的PI调节器，且转速和电流都采用负反馈闭环。

2主电路各器件的选择和计算

2.1整流变压器参数计算

整流输出平均电压Ud=2.34U2cosa (a≤60°) 忽略晶闸管和电抗器的压降，则可以求得变压器副边输出: U2

=230[1+82.55*1.4/230(2-1)]/2.34*0.9* cosa=198.4V

副边输出有效电压=√2 U2 =281V

副边输出有效电流I2=0.816*IN=0.816*82.55A=67.4A 考虑电机过载系数为 2那么输出电流应可以达到134.7A 变压器容量为SN=√3 U2 I2=1.732*281*134.7=65.6KVA

考虑晶闸管和电抗器的压降，变压器本身漏磁，并根据变压器应留有一定裕量的原则。应选择参数为额定容量为80KVA的变压器。 2.2 可控晶闸管参数选择

选择晶闸管元件主要是选择它的额定电压UTM和额定电流IT(AV) 。首先确定晶闸管额定电压UTM ,晶闸管额定电压必须大于元件在电路中实际承受的最大电压URM ，考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素要放宽2-3倍的安全系数，计算公式：UTM =（2～3）URM 故计算的晶闸管额定电压：

UTM=（2～3）URM =（2～3）√6 U2 =（2～3）*2.45*281=1376.9～2065.3V 取1600V。

再确定晶闸管额定电流IT(AV) ，额定电流有效值大于实际电流的最大有效值。一般取按此原则所得计算结果的1.5～2倍。 Idmax=2*82.55=165.1A IVT=√1/3 Idmax =95.3A

由此可求出晶闸管的额定电流，公式为： IT(AV) =（1.5～2）IVT /1.57=91.02～121.2A 取额定电流为110A。 2.3过压保护元件参数 2.3.1交流侧过电压保护交流侧过电压保护如下图所示：

在变压器次级并联RC电路，以吸收变压器铁心的磁场释放的能量，并把它转换为电容器的电场能而存储起来，串联电阻是为了在能量转换过程中可以消耗一部分能量并且抑制LC回路可能产生的震荡。 (1)电容的计算电容C的耐压： 1 6i0%ST( F)C