实训报告--十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计

2 硬件的设计

2.1 整流变压器的计算和选择

2.2.1 整流元件的计算和选择

(1）额定电压UTN的选择，即

UTN?(2~3)KUIU2?(2~3)?2.45?125?612.5V~918.5V取UTN?800V, 式中，KUT为晶闸管的电压计算系数；U2为整流变压器二次相电压。 (2）额定电流IT(AV)选择，即:

IT(AV)?(1.5~2)KITIN?(1.5~2)?0.367?61?33.58A~44.77A取IT?40A, 式中,KIT为晶闸管电流计算系数；IN为整流变压器二次侧的额定电流。 二次相电压U2的计算如下：

U2?(1~1.2)UN(1~1.2)?230??109.21V~131.05V,取U2=125V

Kuvb2.34?0.9式中，U2为变压器二次相电压，单位为V；UN为电动机的额定电压，单位为V；KUV为整流电压计算系数；b为电网电压波动系数，一般取b?0.90~0.95。 整流变压器的电流计算如下：

I2?KIVIN?0.816?61?49.78A

KILIN0.816?61??28.28A K1.76I1?式中，KIV为二次相电流计算系数；当整流器用于电枢供电时，一般取IdN?IN；KIL为一次相电流计算系数；K为变压器的电压比。

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整流变压器的容量计算如下：

S1?mUVA 11I1?3?220?28.28?18664.8S2?m2U2I2?3?125?49.78?18667.5VA

S?11(S1?S2)?(18664.8?18667.5)?18666.15VA 222.2 平波电抗器的计算与选择

由于一个整流电路中，通常包含有电动机电枢电抗、变压器漏抗和外接电抗器的电抗三个部分，因此，首先应求出电动机电枢（或励磁绕组）及整流变压器的漏抗，再求出需要外接电抗器的电感值。

1. 用于限制输出电流脉动的临界电感L2/mH

L2?K2U21.045?125??428.28mH

SiIdmin61?0.05?0.1式中K2为临界计算系数，三相全控桥为1.045；Si为电流最大允许脉动系数，三相电路Si?5%~10%；U2为整流变压器二次相电压，单位为V；Idmin为电动机最小工作电流，单位为A，取电动机额定电流的5%~10%。

2. 用于保证输出电流连续的临界电感L1 /mH

L1?K1U2K1U20.693?125???14.2mH~28.4mH Idmin(0.05~0.1)IN(0.05~0.1)?61取L1= 25mH

3. 直流电动机的漏电感LD/mH

KDUN?103(8~12)?230?103LD???10.4mH~15.6mH

2pnNIN2?1?1450?61

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4. 折合到整流变压器二次侧的每相漏电感LT/mH

LT?KTUdlU23.9?(0.05~1.0)?125??0.39mH~7.99mH

IN61式中KT为计算系数，三相全桥取3.9，Udl整流变压器阻抗电压百分比，一般取

0.05~1.0；U2为整流变压器二次相电压，单位为V；IN为直流电动机的额定电流，

单位为A。

5. 实际应串入的平波电抗器电感LP /mH

LP?L1?(LD?NLT)?25?(12?2?5)?3mH

式中，N为系数，在三相桥路中取2，其余取1.

6. 电枢回路总电感L?

L??LP?LD?2LT?3mH?12mH?2?5mH?25mH

2.3 电阻的计算

1. 电动机电枢电阻Ra：Ra=0.8Ω 2. 电枢回路总电阻R?

R??2Ra?2?0.8?1.6? R??2Ra?2?0.8?1.6?

始终Ra为平波电抗器的电阻，可从电抗器产品手册中查得或实测。

2.4 电流环的设计和校验

2.4.1 电流环的设计

(1) 三相电桥的平均失控时间TS=0.0017s,电流滤波时间Toi?0.002s

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T?I?Ts?Toi?0.0037s

(2) 确定将电流环设计成何种典型系统。根据设计要求：?i%?5%，T1?0.03s 而且

T10.03??8.11?10 T0.0037?i因此，电流环可按典型I型系统设计。

(3) 电流调节器的结构和参数选择。ACR选用PI调节器，其传递函数为

WACR(s)?Ki?Ki?i?1s

ACR参数选择如下：

?i?T1?0.03s

电流开环增益：因要求?%?5%，故应取K1Ti?0.5，因此

?K1?0.50.5?1?s?135.1s?1 Ti0.0037?于是，ACR的比列系数为

Ki?KI?iR135.1?0.03?2?0.8??1.62 ?Ks40?0.1 (4) 因为E?KE? KE?lafIf且有电机参数可知：laf?1.8

If=

U1220??0.96A KE?1.728 Rf230所以??EUnom?INRa230?61?0.8???105rad/s KEKE1.728Ki1.62?54 0.03即给定值为?=105rad/s Ki?1.62 KP??i?

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