單閉環(huán)交流電機調(diào)壓調(diào)速控制開題報告-要點說明

1、 課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱:運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計題目:單閉環(huán)交流電機調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計公差和設(shè)計要求設(shè)計容量:總體系統(tǒng)方案確定:1.1通過雙向晶閘管整流實現(xiàn)交流斬波調(diào)壓，實現(xiàn)交流電機調(diào)速。1.2系統(tǒng)電路由主電路和控制電路組成:主電路環(huán)節(jié):交流調(diào)壓電路和保護(hù)電路。控制電路包括觸發(fā)電路、電壓電流檢測單元、驅(qū)動電路、檢測和故障保護(hù)電路。主電路電力電子開關(guān)裝置采用晶閘管。系統(tǒng)有完善的保護(hù)。2.主電路的設(shè)計與分析2.1設(shè)計主電路；2.2計算主電路參數(shù)，選擇主電路元件；2.3設(shè)計主電路保護(hù)環(huán)節(jié)；3.控制電路的設(shè)計與分析。3.1確定控制電路的總體結(jié)構(gòu)，要求單閉環(huán)控制；設(shè)計調(diào)速電路；3.3設(shè)計觸發(fā)電路單

2、閉環(huán)速度控制系統(tǒng)的調(diào)試或仿真在實驗室調(diào)試設(shè)計的單閉環(huán)DC速度控制系統(tǒng)；設(shè)計單閉環(huán)速度控制系統(tǒng)的仿真模型，確定所設(shè)計系統(tǒng)的性能指標(biāo)。設(shè)計要求:設(shè)計思路清晰，給出了總體設(shè)計框圖；電路設(shè)計，給出具體的設(shè)計電路；對系統(tǒng)進(jìn)行仿真時，應(yīng)給出仿真波形并進(jìn)行分析。畫出總電路圖寫設(shè)計報告；主要設(shè)計條件根據(jù)主要設(shè)計參數(shù)輸出電壓:三相交流電，380V根據(jù)電機參數(shù)確定主電路的最大輸出電壓和電流；要求電機實現(xiàn)單向無級調(diào)速。電機型號電機類型1:1:Y180M-230 kw 380v 57a 2940 r/min電機類型2:y200l-822 kw 380v 48a 740 r/min指令格式課程設(shè)計封面；任務(wù)書；說明書目

3、錄；系統(tǒng)確定；主電路設(shè)計控制電路設(shè)計(各單元電路圖)；實驗、電路改進(jìn)、仿真等?？偨Y(jié)和體會；附錄(完整的總電路圖)；參考文獻(xiàn)；11、課程設(shè)計評分表金岸派第一周的星期一:主題介紹和信息搜索；周二:整體電路方案確定。周三:主電路設(shè)計星期四:主電路元件的選擇周五:控制電路設(shè)計；第二周星期一:控制電路設(shè)計周二周三:系統(tǒng)調(diào)試與仿真等。周四至周五:撰寫設(shè)計報告，打印相關(guān)圖紙；周五下午:答辯和數(shù)據(jù)整理?？甲C1.老板。運動控制系統(tǒng)。機械工業(yè)，20062.王兆安黃軍。電力電子技術(shù)(第5版)。機械工業(yè)，20063.祖潤胡俊達(dá)。畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)。機械工業(yè)，19954.興平。電力電子技術(shù)和電力傳動自動控制系統(tǒng)實驗指南。學(xué)校

4、，2009年5.機械行業(yè)電力電子及電力傳動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真6.王忠立MATLAB應(yīng)用技術(shù)清華大學(xué)20077.網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息(根據(jù)需要在線查看)目錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _RefHeading_Toc27933 第1章 緒論6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4483 第2章 系統(tǒng)同總體方案7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3601 第3章 主電路設(shè)計9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3285 3.1 主電路原理9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24111 3.2

5、保護(hù)電路10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16480 第4章 控制電路設(shè)計114.1調(diào)節(jié)器.114.2觸發(fā)器.12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc6530 第5章 調(diào)試和結(jié)果13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18347 第6章 總結(jié)1四 HYPERLINK l _RefHeading_Toc9849 附錄:五 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19554 參考文獻(xiàn)1六第一章引言20世紀(jì)60年代末，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用電力電子變換器的交流傳動系統(tǒng)得以實現(xiàn)，特別是隨著大規(guī)模集成電路和計算機控制的

6、出現(xiàn)，高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)運而生。在現(xiàn)實生活中，交流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括三個方面:一方面是一般性能的節(jié)能調(diào)節(jié)；另一方面，高性能交流調(diào)速系統(tǒng)和私人服務(wù)器系統(tǒng)；另一方面，超大容量、極高速度的交流調(diào)速。其中，交流電機具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，但其動態(tài)數(shù)學(xué)模型具有非線性多變量強耦合的特性。兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，通過控制晶閘管可以控制交流輸出。這種電路不能改變交流電的頻率，稱為交流電源控制電路。交流調(diào)壓電路廣泛用于照明控制和異步電動機啟動，也是異步電動機的調(diào)速。在電力系統(tǒng)中，這種電路常用于無功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高壓小電流或低壓大電流的DC電源中，常采用交流調(diào)壓電

7、路來調(diào)節(jié)變壓器的初級電壓。第二章系統(tǒng)與總體方案相同單閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速從這幾句話可以知道:既然有單閉環(huán)電路，那么就必須用雙閉環(huán)。單閉環(huán)電路是一種結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、能有效調(diào)節(jié)電壓的電路。雙閉環(huán)電路是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電路，但能有效精細(xì)地調(diào)節(jié)電壓。在這個課程設(shè)計中，你只需要一個簡單的電路。你不需要精確地調(diào)整電壓。你可能需要調(diào)整電壓。畢竟你需要了解電路。交流調(diào)壓，有晶閘管調(diào)壓和斬波調(diào)壓兩種調(diào)壓方式；晶閘管的調(diào)壓是通過改變觸發(fā)角來改變其有效值；斬波調(diào)壓是通過改變寬度來改變其有效值。在本次設(shè)計中，我采用晶閘管調(diào)壓，因為晶閘管調(diào)壓更簡單，思路更清晰。晶閘管調(diào)壓比斬波調(diào)壓更熟悉，更容易理解。圖2-1閉環(huán)交流調(diào)壓

8、調(diào)速系統(tǒng)示意圖單閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速是一種單相單閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速電路。首先，它將給定的電壓與反饋的電壓信號進(jìn)行比較，然后傳遞調(diào)節(jié)器裝置的輸出電壓?？刂茊蜗嘟涣髡{(diào)壓觸發(fā)器的啟動角度，控制其有效電壓，直接控制電機的轉(zhuǎn)速，通過將轉(zhuǎn)速的電壓信號轉(zhuǎn)換到比較器來調(diào)整電壓是否滿足要求。比如給定一個電壓，但電機轉(zhuǎn)速較慢，反饋電壓信號小于給定的電壓信號，于是調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓變小，單相交流調(diào)壓觸發(fā)器的有效值變大，從而使電機轉(zhuǎn)速變快，反饋電壓信號符合實際要求。反之，給定一個電壓，電機轉(zhuǎn)速快，反饋電壓信號大于給定信號。因為調(diào)節(jié)器的輸出電壓變大，觸發(fā)器的有效電壓變大。如上圖2-1所示。第三章主電路設(shè)計3.1主

9、電路原理過去交流調(diào)壓采用自耦變壓器或帶DC磁化繞組的飽和電抗器，現(xiàn)在已被晶閘管交流調(diào)壓所取代。交流調(diào)壓器一般在三相電路中使用三對反向并聯(lián)的晶閘管或三個串聯(lián)的雙向晶閘管。如圖3-1所示:圖3-1主電路示意圖3.2保護(hù)電路在交流電機運行期間，如果電路中的任何一相被切斷，其他兩相的電流將急劇增加。如果交流電機不及時停止運行，繼續(xù)缺相運行，交流電機繞組溫度會在短時間內(nèi)急劇上升，直至相間擊穿，燒壞電機。交流電機斷相保護(hù)是指在交流電機斷相時，接觸器C能及時釋放，從而快速切斷交流電機的電源，避免燒壞交流電機。電動機交流斷相保護(hù)原理如圖3-2所示:中間繼電器1C和2C分別串聯(lián)在交流接觸器觸頭C1、下A相和B相

10、之間、B相和C相之間，中間繼電器1C和2C的常開觸頭1C1和2C1串聯(lián)在控制電路中交流接觸器C的自保電路上。圖3-2保護(hù)電路圖三相電動機斷相保護(hù)過程如下:合上隔離開關(guān)GK，控制變壓器B運行，按下啟動按鈕QA，交流接觸器的線圈C通電，接觸器觸點C1接入主回路，電動機電動運行。同時，接觸器觸點C2接通，中間繼電器1C、2C電嚙合，觸點1C1、2C1接通，交流接觸器C自我保護(hù)，維持三相電機正常運行。當(dāng)三相電機停止工作時，按下停止按鈕TA，交流接觸器C失電釋放，交流接觸器觸頭C1打開，三相電機失電停止工作。交流接觸器觸點C1斷開，斷電后中間繼電器1C和2C釋放，觸點1C1和2C1斷開。三相電機工作時，

11、如果A相或C相異相，中間繼電器1C或2C將無電釋放；如果B相異相，中間繼電器1C和2C將同時斷電釋放。觸點1C1、2C1將斷開交流接觸器C的自保電路，交流接觸器C無電釋放，三相電機無電停止工作。因此，無論三相電源的任何一相斷電，三相電機都能立即斷電停止工作，從而實現(xiàn)三相電機的斷相保護(hù)功能。第四章控制電路的設(shè)計4.1調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器的作用是對給定和反饋輸入變量進(jìn)行加減運算，使其輸出按一個規(guī)律變化。調(diào)節(jié)器由運算放大器、輸入和反饋環(huán)節(jié)以及二極管限幅環(huán)節(jié)組成。原理如圖4-1所示。圖4-1調(diào)節(jié)器示意圖二極管VD1和VD2限制運算放大器的輸入，以保護(hù)運算放大器。二極管VD3和VD4、RP1和RP2形成一個具有

12、可調(diào)正負(fù)幅度限制的幅度電路。由C1和R3組成的差分反饋校正環(huán)節(jié)有助于抑制沖擊，減少超調(diào)量。R7和C5形成速度鏈路的串聯(lián)校正鏈路。改變R7的阻值改變系統(tǒng)的放大倍數(shù)，改變C5的電容改變系統(tǒng)的響應(yīng)時間，RP3是調(diào)零電位器。4.2觸發(fā)器單閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速電路的控制電路為單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，其主芯片為KC05集成。KCO5集成晶閘管移相觸發(fā)器適用于觸發(fā)雙向晶閘管組成的交流調(diào)壓電路。它具有鋸齒線性度好、移相寬度寬、控制方式簡單、易于集中控制、異相保護(hù)、輸出電流大等優(yōu)點，是交流調(diào)壓的理想觸發(fā)器。如圖4-2所示:圖4-2單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路同步電壓從KCO5的管腳15和管腳16輸入，在TP2點觀察到鋸齒波。

13、鋸齒波的斜率由RP1、R1和C1的值決定，鋸齒波的斜率由引腳5的外部電位計RP1調(diào)整。與6引腳引入的相移控制電壓相比，鋸齒波被放大，相移控制電壓由R3和C2的值決定。Rp電位器調(diào)節(jié)相移角度，觸發(fā)脈沖通過脈沖變換從9號引腳輸出。第5章調(diào)試和結(jié)果進(jìn)入實驗室，在測試臺上提供你需要的元器件和芯片，根據(jù)你的原理圖連接電路。物理線接好后，開始運行，打開電源，發(fā)現(xiàn)芯片上的指示燈不亮，說明芯片沒有上電或者芯片壞了，或者其他地方有問題。我試著用萬用表測量芯片的電源端，發(fā)現(xiàn)沒有電壓顯示。電線出故障后我就覺得這個實驗有問題。我檢查了電線，電線斷了，我換了一根。這個芯片指示燈亮著。電路測試后，一切正常，主電源接通，交

14、流電機運行正常；我先給它一個給定的電壓，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器。交流電機的速度是否改變？結(jié)果電機變了。將示波器連接到負(fù)載和晶閘管上，調(diào)節(jié)單交流調(diào)壓調(diào)速觸發(fā)器上的RP2，觀察負(fù)載和晶閘管上電壓波形的變化。實際上，在單相交流調(diào)壓調(diào)速觸發(fā)器上調(diào)節(jié)RP2，就是調(diào)節(jié)觸發(fā)角來改變有效電壓。獲得的實驗數(shù)據(jù)見表5-1:觸發(fā)角和電壓u = 0 * Arabic * MERGEFORMAT 0關(guān)系(表5-1)角度0306090120150一百八U0電壓72.372.068.367.552.323.40由于角度不同，電壓波形和電壓有效值也不同。從上表可以看出，越大，U0越小，直到=1800時U0=0。隨著的增加，負(fù)載電壓降低。第六章總結(jié)通過這次課程設(shè)計，我對運動控制系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解，也知道了如何通過改變電壓來改變電機轉(zhuǎn)速的原理。也希望以后能有更多的機會學(xué)習(xí)。雖然在課程設(shè)計中遇到了很多問題，但都是在老師的指導(dǎo)下解決的。借助這次課程設(shè)計，我還復(fù)習(xí)了電力電子技術(shù)和運動控制系統(tǒng)的相關(guān)知識，鞏固了之前所學(xué)的知識。在設(shè)計過程中，電路原理分析沒有問題，但調(diào)試結(jié)果不盡如人意。經(jīng)過討論和檢驗，得出