自动控制系统课程设计—给定环流的可逆调速系统设计.doc

自动控制系统课程 设计报告 课程名称： 自动控制系统课程设计报告 设计题目： 给定环流的可逆调速系统设计 院 系： 电气工程系 班 级： 设 计 者： 学 号： 同 组 人： 指导教师： 设计时间： 2011年10月31日-11月11日 课程设计（论文）任务书 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 生 指导教师 张华强 题 目 给定环流的可逆调速系统设计 子 题 无 设计时间 2011年10月31日 至 2011年11月11日 共2周 设计要求 设计目的： 1. 了解环流产生的原因及其正反两方面的作用。 2. 利用环流的有益方面保证系统中的晶闸管装置工作在电流连续区，使系统获得平滑的过度特性和较好的动态特性。 设计内容要求： 1. 稳态指标：无静差。 2. 动态指标：电流超调量σi≤15%；空载起动到额定转速时的转速超调凉σn≤10%。 设计报告要求： 根据所给题目的基本要求，通过调研或查阅参考资料，进行理论设计，包含参数的计算及其依据；用1号图纸绘制所设计的原理图；原理图要求清楚、工整，含器件参数；写出具体的设计报告书，不少于3000字，包含设计任务，设计指标、设计思路、设计原理图和设计过程问题分析、设计结论。设计报告每人一份，打印或手写均可，验收时需要答辩。 指导教师签字： 系（教研室）主任签字： 目 录 1. 绪论 3 1.1环流产生的原因 3 1.2.环流的危害和利用 4 2. 给定环流的可逆调速系统原理 4 2.1系统结构 4 2.2线路工作原理 5 3.系统结构设计与参数选择 5 3.1主电路设计 5 3.1.1主电路方案分析比较 5 3.1.2触发电路设计 5 3.1.3变压器及晶闸管参数及选型 6 3.2控制电路的设计 7 3.2.1给定电压和给定环流的设定 7 3.2.2转速反馈环节 8 3.2.3电流调节器的设计 8 3.2.4转速调节器（ASR）的设计 10 3.3参数选择： 12 4保护电路 13 5设计总结 14 6参考文献 14 1. 绪论 1.1环流产生的原因 采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。 图1 可逆V-M系统中的环流。其中Id为负载电流，Ih为环流。 1.2.环流的危害和利用 （1）危害：一般情况，这样的环流对负载无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除，元器件容量适当增大。 （2）利用：只要合理的对环流进行控制，保证晶闸管的安全工作，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区，以避免电流断续引起的非线性对系统性能的影响。 为了利用环流的有益方面保证系统中的晶闸管装置工作在电流连续区，使系统获得平滑的过度特性和较好的动态特性，提出了给定环流的可逆调速系统。 2. 给定环流的可逆调速系统原理 与自然环流系统相比，给定环流的可逆速系统的环流值不随触发器的控制角α改变，环流电抗器尺寸减小；二是可以保证空载时变流装置电流连续，获得平滑的过渡特性和较好的动态性能。 但同样由于环流的弊端不能克服，该系统基本被可控环流系统取代，较少采用。 2.1系统结构 图2 给定环流的可逆调速系统结构图 本线路与有环流可逆调速系统的不同点在于：增加了一个电流调节器ACR；将反号器AR接在了转速调节器ASR之后；并且在两个电流调节器之前，由给定环流电位器提供恒定的环流给定信号-Uic*。 2.2线路工作原理 其中：正组晶闸管VF，由GTF控制触发。正转时，VF整流；反转时，VF逆变。 反组晶闸管VR，由GTR控制触发。反转时，VR整流；正转时，VR逆变。 当不工作时，给定电压Un*=0，此时只有环流给定电压-Uic*存在，因而主电路中正组和反组晶闸管电流If和Ir相等，并且等于给定环流Ih*，即If=Ir=Ih*。流过电动机的电流Id=If-Ir=0。 当正向运转时，Un*为正，Ui*为负，D1导通，-Ui*和-Uic*同时加在正向电流调节器ACR1的输入端，使正组触发脉冲相位前移，使正向整流电压Ud0f升高。反组电流给定信号经反号器AR变为正，被二极管D2截止，所以加在反向电流调节器A