带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统的分析与设计(DOC)

摘要

带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的在对调速精度要求不高的，大功率容量的电机中的应用是非常广泛的，它具有控制简单方便，调速性能较好，设备成本低等的优点。

本次设计是基于对组成调速系统的两个主要部分：主电路，包括主回路方案的确定、元器件的参数计算和选型、触发电路和保护环节；控制电路，包括转速负反馈环节的参数计算、电流截止负反馈环节的参数计算，电流检测环节和调节器的设计的分析、参数计算和设计，并且用Visio绘图软件画出各主要部分的框图和电气原理图。

关键词：直流电机 V-M系统 电流截止负反馈 主电路 控制电路

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目录

前言……………………………………………………………………………………1 第1章 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统总体设计方案的确定………… 5 1.1 普通闭环直流调速系统及其存在的问题…………………………5 1.2 限流保护—电流截止负反馈的提出……………………………………5 1.3 直流调速系统调速方案的分析比较与选择………………………………5 1.4 V-M系统的工作原理分析………………………………………………6 1.5设计参数的选择………………………………………………………7 第2章 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统主电路的设计…………………7 2.1 变压器的参数计算及选型…………………………………………………7 2.2 主电路元器件的参数计算与选型……………………………………………8 2.2.1 主电路结构选择………………………………………………………8 2.2.2 晶闸管的额定参数计算…………………………………………………8 2.2.3 平波电抗器的参数计算…………………………………………………9 第3章 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统控制电路的设计………………12 3.1控制电路的结构选择…………………………………………………………12 3.2 转速环的参数计算与设计…………………………………………………13 3.3电流截止负反馈环节的参数计算与设计…………………………………14 3.3.1 电流检测与反馈………………………………………………………14 3.3.2 电流检测环节的参数计算………………………………………………15 3.4 系统的动态分析与设计……………………………………………………16 3.5 调节器的参数计算与设计…………………………………………………17 第4章 带电流截止负反馈闭环直流调速系统总电气原理图……………………17 课程设计小结………………………………………………………………………19 参考文献……………………………………………………………………………19

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课程设计任务书

一．题目：带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的分析与设计 二．系统各环节的分析与选型 1、主回路方案确定。

2、控制回路选择：调节放大器、触发器、电流截止环节，转速负反馈环节、调节器的设计、电流检测环节（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。 三．主要电气设备的计算和选择

1、变压器计算：变压器原副边电压、电流、容量以及联接组别选择。 2、电力电子器件：电压定额、电流定额计算及定额选择。

3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。 4、平波电抗器选择计算或滤波电路的选择。 四．系统参数计算

1、电流检测环节Ucom、Rs的计算。 2、转速调节器中C1、R1的计算。 （输入电阻均为40KΩ。）

3、动态性能指标Ts、Tl、Tm计算。 五．画出调速系统电气原理图。 六．参考资料

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前言

科学技术的发展日新月异，科技产品涵盖着我们生活的方方面面。电动机

作为一种便利的带动工具，是我们生活和工业生产中重要的不可缺少的一部分，人类的生产生活已经离不开它。对于我们来说，如何高效精确地控制电机的运转，并且最低的成本去实现，才是我们最值得深入研究的课题。

直流电动机具有良好的起、制动性能，方便控制，易于实现，宜于在大范围内平滑调速，并且直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，是研究其它调速系统的基础。在直流电动机中，带电流截止负反馈直流调速系统应用也较为广泛，其广泛应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制中，虽然，在调速的高效性方面存在着局限性，但综合各方面来看，它任然有它独特的运用前景。

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第1章 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统总体设计方案

1.1 普通闭环直流调速系统及其存在的问题

（1）起动的冲击电流---直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。

（2）闭环调速系统突加给定起动的冲击电流---采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的 1+k 倍。这时，由于放大器和变换器的惯性都很小，电枢电压一下子就达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。

（3）堵转电流---有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下去，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。

1.2 限流保护—电流截止负反馈的提出

为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本不变，就应该引入那个物理量的负反馈。那么，引入电流负反馈，应该能够保持电流基本不变，使它不超过允许值。通过对电流负反馈和转速负反馈的分析。考虑到，限流作用只需在起动和堵转时起作用，正常运行时应让电流自由地随着负载增减，采用电流截止负反馈的方法，则当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速。

1.3 直流调速系统调速方案的分析比较与选择 调节电动机的转速有三种方法： （1）调节电枢供电电压U。 （2）减弱励磁磁通Φ。 （3）改变电枢回路电阻R。

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