串级调速毕业设计

1、摘 要串级调速系统是在转子回路中串入附加电动势,以改变转差率来实现调速。串入附加电动势而增加的转差功率,回馈给电网或者回馈到电动机轴上使系统有较高的运行效率。它能实现无级平滑调速,低速时机械特性也比较硬。特别是晶闸管低同步串级调速系统,技术难度小,性能比较完善。本设计介绍了一种双闭环控制的串级调速系统,对系统的工作原理、组成及动态结构作了较为详细的论述,分析了交流串级调速系统工作时的主要特征,并据此对其与正常接线或转子回路串电阻调速时的效率做了一般性的定性分析和比较。针对传统串级调速系统总功率因素低这一主要缺点. 分析了一种转子侧加短路开关的串级调速系 。 转子侧加短路开关的串级调速系统因能充分利用电机自然工作状态功率因数高的特性,在带恒转矩负载时功率因数有一定程度的提高分析了一种转子侧加短路开关的串级调速系 。本设计报告首先根据设计要求确定调速方案和主电路的结构型式,主电路和闭环系统确定下来后,对电路各元件参数的计算和器件选型,包括整流变压器、整流元件、平波电抗器、保护电路以及电流和转速调节器参数计算,从而达到设计要求。关键词：串级调速 ；闭环控制；功率因数；整流电路 ；逆变Abst

2、ractThe cascade velocity modulation system is the string enters the additional EMF in the rotor return route, changes the sliding to realize the velocity modulation.The string enters slips the power which the additional EMF increases, the back coupling for the electrical network or the back coupling to the electrically operated engine shaft on enable the system to have the high operating efficiency. It can realize the stepless smooth velocity modulation, when the low speed the physical character

3、istics quite is also hard. The thyristor low synchronization cascade velocity modulation system, the technical difficulty is specially small, the performance quite is perfect.This design introduced one kind of double closed-loop control cascade velocity modulation system, to the system principle of work, the composition and the dynamic structure has made a more detailed elaboration, has analyzed time the exchange cascade velocity modulation system work main characteristic, according to the above

4、 and has made the general qualitative analysis to it with the normal wiring or time the rotor return route string resistance velocity modulation efficiency and compares. Lowers this main shortcoming in view of the traditional cascade velocity modulation system total output factor, analyzed one kind of rotor side to add the shorting contact switch the cascade governing system. Because the rotor side adds the shorting contact switch the cascade velocity modulation system to be able fully to use th

5、e electrical machinery nature active status power factor high characteristic, when belt permanent torque loading the power factor has certain degree enhancement.This design report first the basis design request determination velocity modulation plan and the main circuit structure pattern, after the main circuit and the closed-loop system determine, to electric circuit various parts parameter computation and component shaping, including rectification transformer, rectifier cell, flat wave reactor

6、, protection circuit as well as electric current and rpm control parameter computation, thus meets the design requirements.1.绪论现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化,因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来,而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。在这一系统中可对生产机械进行自动控制。随着近代电力电了技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用,自动化电力拖动正向着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中,自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。另外,低成本自动化技术与设备的开发,越来越引起国外的注意。特别对于小型企业,应用适用技术的设备,不仅有益于获得经济效益,而且能提高生产率、可靠性与柔性,还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的重要组成部分。通常把电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。变流技术也称为电力电子器件的应用技术,它包括用电力

7、电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术,以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术。控制理论广泛用于电力电子技术中,它使用电力电子装置和系统的性能不断满足人们日益增长的各种需求。电力电子技术可以看成是弱电控制强电的技术,是弱电与强电这两者的结合。自动控制理论则是实现这种结合的一条强有力的纽带。另外,控制理论和自动化技术密不可分,而电力电子装置则是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。 目前在发达国家中,很多直流调速已经被交流调速所取代,从而避免了直流电动机换向困难、维修不便等缺点。世界上有60左右的发电量是通过电动机消耗的。据统计,我国各类电动机的装机容量已超过4亿kW,其中异步电动机约占90,拖动风机、水泵及压缩机类机械的电动机约1.3亿kW。在目前4亿kW的电动机负载中,约有50的负载是变动的,其中的30可以使用电动机调速。因此,就目前的市场容量考虑,约有6000万kW的调速电机市场。电动机只有在额定负载下运行效率才高,由于安全等方面的考虑,电动机常常处于低效运行状态。因此,电机调速节能一直被广泛关注。风机和泵类采用电动机调速装置来代替阀门和挡板调节流量,有明

8、显节电效果。这是因为由交流电动机驱动的风机和泵类都是平方转矩负载。它们的流量与转速成正比、压力与转速的平方成正比,功率与转速的立方成正比。即电机转速降低1/2时,所需功率降至原来的1/8,由此可见调速节能的重要意义。 1.1主电路方案的确定采用单闭调速系统可以在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,若采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统虽然可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差,不过当对系统的动态性能要求较高,例如要求快速起制动,突加负载动态速降小等等,单闭环系统难以满足要求,因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩,在单闭环调速系统中,只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的,但它只是在超过临界电流值以后,靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击,并不能很理想地控制电流的动态波形,当电流从最大值降低下来以后,电机转矩也随之减少,因而加速过程必然拖长。若采用双闭环调速系统,则可以近似在电机最大电流转矩受限的条件下,充分利用电机的允许过载能力,使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动,到达稳态转速后,又可以让电流迅速降低下来,使转矩马

9、上与负载相平衡,从而转入稳态运行,此时起动电流近似呈方形波,而转速近似是线性增长的,这是在最大电流转矩受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。采用转速电流双闭环调速系统,在系统中设置了两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级联接,这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈,而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端,到达稳态转速后,只靠转速负反馈,不靠电流负反馈发挥主要的作用,这样就能够获得良好的静、动态性能。与带电流截止负反馈的单闭环系统相比,双闭环调速系统的静特性在负载电流小于时表现为转速无静差,这时,转速负反馈起主调作用,系统表现为电流无静差。得到过程中表现出很快的动态跟随性,在动态抗扰性能上,表现在具有较强的抗负载扰动,抗电网电压扰动。全面比较单闭环和双闭环调速系统,把握系统要现的功能,选择最适合设计要求的虚拟控制电路。根据系统实际,选择转速,电流双闭环调速系统。对于交流异步电动机转差功率消耗型调速系统,当转速较低时转差功率消耗较大,从而限制了调速围。如果要设法回收转差功率,就需要在异步电动机的转子侧施加控制,此时可以采用绕线转子异步电动机。常见的绕线转子异步电动机用转子回路串电阻调速,这种调速方法简单、操作方便且价格便宜,但在电阻上将消耗大量的能量,效率低,经济性差,同时由于转子回路附加电阻的容量大,可调的级数有限,不能实现平滑调速。为了克服上述缺点,必须寻求一种效率较高、性能较好的绕线转子异步电动机转差功率同馈型调速方法,串级调速系统就是一个很好的解决方案。串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。它属于变转差率来实现串级调速的。与转子串电阻的方式不同,串级调速可以将异步电动机的功率加以应用回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上,因此效率高。它能实现无级平滑调速,低速时机械特性也比较硬。特别是晶闸管低同步串级调速系统,技术难度小,性能比较完善,因而获得了广泛的应用。1.2串级调速原理及基本类型假定异步电动机的外加电源电压及负载转矩都不变则电动机在调速前后转子电流近似保持不变。若在转子回路中引入一个频率与转子电势相同,而相位相同或相反的附电势则转子电流为

《串级调速毕业设计》由会员re****.1分享，可在线阅读，更多相关《串级调速毕业设计》请在金锄头文库上搜索。