文档介绍：电力电子技术课程设计
题目:直流电动机的直流斩波调速
姓名:
班级:
学号:
指导教师:
完成日期:
辽宁工程技术大学
课程设计成绩评定表
学期
2009-2010第一学期
姓名
专业
电气工程及其自动化
班级
课程名称
电力电子技术
论文题目
直流电动机的直流斩波调速
评
定
标
准
评定指标
分值
得分
知识创新性
20
理论正确性
20
内容难易性
15
结合实际性
10
知识掌握程度
15
书写规范性
10
工作量
10
总成绩
100
评语:
任课教师
时间
年月日
备注
课程设计任务书
一、设计题目
直流电机的直流斩波调速
二、设计任务
设计一个用直流斩波实现直流调压,控制直流电动机的转速的电路。电路由主电路与控制电路组成,主电路主要环节是:整流电路、斩波电路及保护电路。控制电路主要环节是:触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。主电路电力电子开关器件要采用IGBT或MOSFET,并且系统具有完善的保护。
三、设计计划
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四、设计要求
实现无级调速,且调速范围大于等于20,其动态性能为δ%≤10%,具有过电流、过电压、转速过载保护特性。控制对象直流电动机: 型号Z2-12,效率y=%,额定电压U=110V, 转速w=3000r/min,功率W=,磁功率W1=,I=13A,J=11kg.㎡。
指导教师:
教研室主任:
时间: 年月日
摘要
长期以来,直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展,以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用,直流电机得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。励磁控制法控制磁通,其控制功率虽然小,但低速时受到磁饱和的限制,高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制;而且由于励磁线圈电感较大,动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法,调节电阻R 即可改变端电压,达到调速目的。这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器,它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT,由门极电压控制,从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置,针对不同的负载对象,做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比,具有明显的优点。
关键字:直流电动机、调速、直流斩波
目录
第一章系统工作原理
直流电机斩波调速控制系统的原理框图如图1-1所示:
图1-1 原理框图
结构与调速原理
直流电机由定子和转子两部分组成,其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件,由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器(又称整流子)和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成,在其外圆处均匀分布着齿槽,电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后,以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。
直流电机斩波调速原理是利用可控硅整流调压来达直流电机调速的目的,利用交流电相位延迟一定时间发出触发信号使可控硅导通即为斩波,斩波后的交流电经电机滤波后其平均电压随斩波相位变化而变化。为了达到控制直流电机目的,在控制回路加入了速度、电压、电流反馈环路和
PID调节器来防止电机由于负载变化而引起的波动和对电机速度、电压、电流超常保护。
调速方案选择
随着电力电子技术的进步,发展了许多新的电枢电压控制方法,其中PWM(脉宽调制)是常用的一种调速方法。其基本原理是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度,在脉宽调速系统中,当电机通电时,其速度增加;电机断电时,其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间,即可使电机的速度达到并保持一稳定值。最近几年来,随着微电子技术和计算机技术的发展及单片机的广泛应用,使调速装置向集成化、小型化和智能化方向发展。
调速电路方案
本电机调速