电力电子与电气传动综合课程设计

电力电子与电气传动综合课程设计任务书

一、目的及要求：

通过电力电子与电气传动的综合课程设计教学环节,使学生掌握以直流电动机为对象组成的运动控制，包括转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统，静态、动态性能分析及工程设计方法，掌握以交流电动机为对象组成的运动控制,包括基于稳态模型和动态模型的异步电动机调速系统以及同步电动机调压调速系统的工作原理和性能特点。

通过该课程的学习，培养学生理论联系实际的能力，掌握电气传动控制系统的工作原理和设计方法，从实际出发，深入地进行理论分析，应用理论解决电气传动系统中的实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。检验同学们对所学知识的掌握程度和运用能力。 二、内容及步骤： 内容：

1. 设计一个三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V，利用可调的直流电压驱动直流电机进行调速，仿真观察整流电路输出电压和电流波形，电机电流、转速、转矩变化曲线。

2. 设计一个双闭环直流电动机调速系统，整流装置采用三相桥式电路，电动机参数：UN=220V,IdN=136A,nN=1460r/min,Ce=0.132V.min/r, 过载倍数λ＝1.5，整流装置放大系数Ks＝40，电枢回路总电阻R＝0.5欧，时间常数Tl

电力电子与电气传动综合课程设计任务书

一、目的及要求：

通过电力电子与电气传动的综合课程设计教学环节,使学生掌握以直流电动机为对象组成的运动控制，包括转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统，静态、动态性能分析及工程设计方法，掌握以交流电动机为对象组成的运动控制,包括基于稳态模型和动态模型的异步电动机调速系统以及同步电动机调压调速系统的工作原理和性能特点。

通过该课程的学习，培养学生理论联系实际的能力，掌握电气传动控制系统的工作原理和设计方法，从实际出发，深入地进行理论分析，应用理论解决电气传动系统中的实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。检验同学们对所学知识的掌握程度和运用能力。 二、内容及步骤： 内容：

1. 设计一个三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V，利用可调的直流电压驱动直流电机进行调速，仿真观察整流电路输出电压和电流波形，电机电流、转速、转矩变化曲线。

2. 设计一个双闭环直流电动机调速系统，整流装置采用三相桥式电路，电动机参数：UN=220V,IdN=136A,nN=1460r/min,Ce=0.132V.min/r, 过载倍数λ＝1.5，整流装置放大系数Ks＝40，电枢回路总电阻R＝0.5欧，时间常数Tl

中国民航大学

Electric Drive Control System Course Design

《电气传动控制系统》

课程设计说明书

指导老师： 张 健

目 录

一、设计参数及要求 ………………………………………………………………………2 二、调速的方案选择 ………………………………………………………………………2 1、电动机供电方案…………………………………………………………………………2 2、系统的调速方法…………………………………………………………………………3 3、调节器的选择……………………………………………………………………………3 3、确定系统的总体结构……………………………………………………………………4 三、双闭环调速系统的稳态分析及稳态参数计算 ………………………………………6 1、稳态结构图及静特性……………………………………………………………………7 2、稳态参数计算……………………………………………………………………………7 四、转速、电流双闭环直流调速系统的动态数学模型 …………………………………8 1、直流电机的传递函数……………………………………………………………………8 2、电力电子变换器的传递函数………………

中国民航大学

Electric Drive Control System Course Design

《电气传动控制系统》

课程设计说明书

指导老师： 张 健

目 录

一、设计参数及要求 ………………………………………………………………………2 二、调速的方案选择 ………………………………………………………………………2 1、电动机供电方案…………………………………………………………………………2 2、系统的调速方法…………………………………………………………………………3 3、调节器的选择……………………………………………………………………………3 3、确定系统的总体结构……………………………………………………………………4 三、双闭环调速系统的稳态分析及稳态参数计算 ………………………………………6 1、稳态结构图及静特性……………………………………………………………………7 2、稳态参数计算……………………………………………………………………………7 四、转速、电流双闭环直流调速系统的动态数学模型 …………………………………8 1、直流电机的传递函数……………………………………………………………………8 2、电力电子变换器的传递函数………………

课 程 设 计 报 告 书

题 目：电气传动自动控制系统 报告人：王宗禹 学 号： 1043031325 班 级： 2010级34班 指导教师： 肖勇 完成时间： 2013年 7月日 同组人： 王大松

秦 缘 龚 剑

电气信息学院专业实验中心

一．设计任务 1．设计目标：

（1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作

（2）已知条件：

（3）稳态/动态指标:

静态： s% ≤ 5% D = 3

动态： ?i% ≤ 5% ?n% ≤ 10%

(4) 期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3. （5）系统电路结构示意图：

2.客观条件：

（1）使用设备列表清单及主要设备功能描述：

二．系统建模（系统固有参数测定实验内容）

1.实验原理

（1）变流电源内阻Rn的测定： a.电路示意图如下：

可以等效如下：

b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小

三相桥式全控整流电路电阻性负载设计 电力电子变流技术课程设计

三相桥式全控整流电路的设计

一、主电路设计及原理

1.1 主电路设计

其原理图如图1所示。

图1 三相桥式全控整理电路原理图

目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其带电阻性负载原理图如图1所示。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2，晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。

1.2 主电路原理说明

假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共

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三相桥式全控整流电路电阻性负载设计

第一章 绪 论

电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件,以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置,以完成对电能的变换和控制。

它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支,又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支,或者说是强弱电相结合的新科学.电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科.

电力电子技术相对于其他一些高新技术来说更为边缘化，它是一门联系电力和电子的学科，电力电子技术为电能的产生和利用搭起了桥梁，为电能的输出、应用提供了更好的方式和平台，电力电子技术从根本上提高了电能的应用效率。

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO,IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于电力变换。

电力电子技术的问世是在上世纪五十年代末，当第一只晶闸管研制成功之后，电力电子技术就正式进入了电气传动技术的大家族。电力电子技术在可控硅整流装置开发中

第1章 电气传动系统动力学基础

一、问答题

1.电气传动系统力学方程式中，TM，TL和n的正方向是如何规定的？如何表示它的实际方向？

答：拖动转矩Tem与规定正向相同取正，相反取负；负载转矩TL与规定正向相同取负，相反取正。 惯性转矩Jd?/dt的大小及正负符号由拖动转矩Tem及负载转矩TL的代数和来决定。

3. 从动力学方程式中如何看出系统是处于加速、减速、匀速等运动状态。 答：运动方程式 S=S(t),其S关于时间t的导数即为瞬时运动速度：V(t)=s'(t),

瞬时速度V(t)关于时间t 的导数即为瞬时运动加速度：a(t)=V'(t)=S''(t). 故可知：a(t)>0，a(t)＜0，a(t)＝0时，相对于系统处于加速的,减速的,稳定的工作状态；

当V(t)=s'(t)=0时，系统处于静止状态或匀速运动.

4、分析多轴电气传动系统时为什么要折算为单轴系统？折算的原则是什么?

5.为什么低速轴转矩大？高速轴转矩小？

答：转矩为力与力矩的乘积，一般来说，高速轴上的径向力要比低速轴上的径向

力小，所以在力矩相差无几的情况下，低速轴的转矩要比高速轴的转矩大。

6.起重机提升和下放重物时，传动机构的损耗由电动机承担还是重物承担？提升和下放

中国计量学院200 6 ~ 200 7 学年第 1 学期 《电力传动控制系统》课程考试试卷（D） 开课二级学院： 机电工程学院 ，考试时间： 年 月 日 时 考试形式：闭卷■、开卷□，允许带 计算器 入场 考生姓名： 学号： 专业： 班级： 题序 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 评卷人 装 一. 选择题/填空题:(共13空格) 订 线 1．在直流V-M系统的稳态结构图中, Un是 。 (a)额定电压值 (b) 额定电压标么值 (c) 转速给定值 (d) 转速反馈值 (e) 以上都不是 2．α、β配合控制的直流有环流反并联可逆调速系统中,当电机工作在第Ⅲ象限反转电动状态时,其正组整流桥处在 状态,反组整流桥

中国计量学院200 6 ~ 200 7 学年第 1 学期 《电力传动控制系统》课程考试试卷（C） 开课二级学院： 机电工程学院 ，考试时间： 年 月 日 时 考试形式：闭卷■、开卷□，允许带 计算器、A4纸1张 入场 考生姓名： 学号： 专业： 班级： 题序 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 评卷人 装 一. 选择题/填空题:(共13空格) 订 线 1. 在电机单闭环调速控制系统中，对于（ ）的扰动，系统是无能为力的。 a、运算放大器的参数的变化 b、电机励磁电压的变化 c、转速反馈参数的变化 d、电网电压的变化 ２．带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（ ） a、零 b、大于零的定值 c、小于零的定值