课程设计报告
摘要
双闭环直流调速系统即速度和电流双闭环直流调速系统，是由单闭环直流调速系统发展起来的，调速系统使用比例积分调节器，可以实现转速的无静差调速。又采用电流截止负反馈环节，限制了起（制）动时的最大电流。这对一般的要求不太高的调速系统，基本上已经能满足要求。但是由于电流截止负反馈限制了最大电流，加上电动机反电势随着转速的上升而增加，使电流到达最大值后迅速降下来，这样，电动机的转矩也减小了，使起动加速过程变慢，起动的时间比较长。在这些系统中为了尽快缩短过渡时间，所以就希望能够充分利用晶闸管元件和电动机所允许的过载能力，使起动的电流保护在最大允许值上，电动机输出最大转矩，从而转速可直线迅速上升，使过渡过程的时间大大的缩短。另一方面，在一个调节器的输出端有综合几个信号，各个参数互相调节比较困难。为了克服这一缺点就应用转速，电流双闭环直流调速系统。 关键词：双闭环 直流调速系统 ASR ACR
1.设计要求
直流电动机设计双闭环直流晶闸管调速系统，技术要求如下：
1.1直流电动机的额定参数
=1.1KW、=110V、=1.2A、=1500r/min，电枢电阻=1Ω，电枢绕组电感=28mH，系统飞轮矩=0.1375Kg·，电流过载倍数λ=1.5。
1.2电压参数
电网电压：线电压U=380V
采用三相晶闸管桥式整流电路供电
1.3设计要求
稳态无静差，电流超调量≤5%；转速超调量≤10％。
2.双闭环直流调速系统系统总设计
为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如下图所示，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，单环系统就难以满足需要。这是就要考虑采用转速、电流双环控制的直流调速系统。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流。二者之间实行嵌套（串联）联接。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。双闭环调速系统的结构框图和原理图如下：
双闭环调速系统电路原理图
3.主电路设计及相关计算
3.1主电路的设计磁化杯
整流变压器输出的三相电压加到由晶闸管VT1~VT6组成的三相全控整流电路上，在触发电路的控制下得到可调的电压，从而调节电机的转速。
主电路图
3.2整流变压器的设计
3.2.1变压器二次侧电压的计算
是一个重要的参数，选择过低就会无法保证输出额定电压。选择过大又会造成延迟角加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成本。一般可按下式计算，即：
（3-1）
A—理想情况下，整流电压与二次电压之比，即
B—延迟角为时输出电压与之比，即
—电网波动系数，通常取ε=0.9
1～1.2——考虑各种因数的安全系数
对于三相全控整流电路，由表1，得A=2.34；
α角考虑10°裕量：
所以由式（3-1）得
取
变压器变比
计算系数 | 单相半波 | 单相全波 | 三相半波 | 三相全波 |
A | 0.45 | 0.9 | 电线杆广告 1.17 | 2.34 |
KI 2 | | 1 | 0.587 | 0.816 | 混凝土泵送剂
KI 1 | | 1 | 0.472 | 0.816 |
UM | | | | |
| 0.45 | 0.45 | 0367 | 0.367 |
| | | | |
废气净化装置
表1
3.2.2一次侧，二次侧相电流的计算
整流变压器一次、二次相电流与负载电流之比分别为：
（3-2）
（3-3）
空气净化风扇
考虑变压器的励磁电流时，应乘以1.05左右的系数，即：
（3-4）
对于三相全控整流电路，由表1，得，由（3-3），（3-4）式可得：
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