围宽调速产生的负面影响如谐波功率因数等小成本低廉。交流电动机，特别是鼠笼式异步电动机与直流电动机相比具有些突出的优点制造成本低重量轻惯性小可靠性和运行效率高维修工作量小能在恶劣的甚至在有易燃易爆性气体的环境中安全运行。这些与现代调速系统要求的可靠性可用性可维修性相致。但同时交流电动机本身是个非线性强耦合的多变量系统，其可控性较差。而随着电力电子技术和自动控制技术的迅速发展以及各种高性能的电力电子器件产品的出现，为交流调速系统的发展创造了有利条件。特别是年代初出现的矢量变换控制技术以及在矢量变换基础上相继出现的磁通反馈矢量控制转差型矢量控制直接转矩控制等实用系统，大大推进了交流传动控制技术的发展。这些新型的交流传动控制技术与高性能的变频器相结合，就有可能使利用交流电动机构成的交流伺服系统在性能上与高精度的直流伺服系统相匹配。特别是在些大容量高转速或特殊环境下应用的场合，交流调速系统已显示出无比的优越性，电气传动交流化的时代随之而来。而异步电动机有三种基本的调速方式，即改变极对数改变转差率和改变供电电源频率。本课题研究的意义和目标现如今，随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，晶闸管串级调速系统已经成为了调速系统中的重要组成部分，在许多要求精度高，调速范围广的情况下广泛应用，成为了许多大型精密设备高精度切削机床设备的首选调速系统。因此，分析好晶闸管串级调速系统的设计工作对于工厂加快发展具有十分重要的意二〇〇七年六月十三日星期三义。电动机具有良好的起制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。串级调速系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度看，它又是交流拖动控制系统的基础。从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动控制系统有调速系统位置随动系统张力控制系统多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此串级调速系统是最基本的电力拖动控制系统。许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速的起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速系统。求的给予我持续的帮助，没有他，论文无法顺利完成，同时，感谢李宇老师无私的帮助和辅导。还有我的同学们，是他们用最真挚的情感和最实际的援助，帮我渡过了难关。感谢宿舍好友周健鹏，同我块探讨内容和开题，还有同组的其他同学，也并感谢，谢谢你们。感谢所有的老师们，谢谢你们三年孜孜不倦的教诲，使我们学习知识的时候也学会了做人，感谢三年陪我块走过的同学们，未来的道路上我们还将起走下去。二〇〇七年六月十三日星期三内蒙古科技大学矿业与煤炭学院毕业设计论文专业电气自动化技术学生姓名安健二〇〇七年六月十三日星期三毕业设计任务书机电工程系电气自动化专业班学生姓名安健毕业设计题目机械厂晶闸管串级调速系统设计开题日期年月日设计期限年月日至年月日指导教师王振芳教研室主任张博系主任张博年月日二〇〇七年六月十三日星期三内蒙古科技大学矿业与煤炭学院毕业设计论文答辩成绩评定记录内蒙古科技大学矿业与煤炭学院电气自动化技术专业毕业设计论文答辩委员会于年月日审查了专业学生安健的毕业设计论文。设计论文题目机械厂晶闸管串级调速系统设计设计论文专题部分设计论文说明书共页，设计图纸张。指导教师王振芳评阅人毕业设计论文答辩委员会意见成绩矿业与煤炭学院专业答辩委员会主任委员签字日期二〇〇七年六月十三日星期三指导教师评语指导教师职称工作单位年月日二〇〇七年六月十三日星期三摘要串级调速系统是在转子回路中串入附加电动势，通过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主要缺点分析了种转子侧加短路开关的串级调速系统。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定程度的提高。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，包括逆变变压器整流元件平波电抗器二〇〇七年六月十三日星期三目录摘要目录绪论本课题研究的意义和目标毕业设计论文研究内容拟解决的主要问题本课题国内外研究动态及意义国内外的研究现状调速系统方案的确定串级调速的基本原理主电路设备和元器件的计算与选择电动机的选择容量的选择电动机的校验逆变变压器参数计算与选择晶闸管及转子侧整流元器件的计算与选择平波电抗器的计算起动方式确定调速装置的保护过电压保护过电流保护系统功率因数的改善控制回路单元电路的选择电流闭环元件的选择转速检测环节的选择调节器的工程设计双闭环系统的稳态系数计算双闭环系统的动态参数计算系统的调试及运行结论参考文献致谢二〇〇七年六月十三日星期三绪论十几年前，串级调速作为种高效率的交流无级调速曾经盛行时，随着近代变频调速的兴起，串级调速日渐萧条，被误认为是落后的调速技术。串级调速真的比变频调速逊色吗实际上，串级调速在效率机械特性等本质方面，和变频调速几乎是完全致的，而且高压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二〇〇七年六月十三日星期三方法，用来代替。这样，只考虑动态过程时，结构就化为图所示的形式。图电流闭环动态结构及其化简图单位反馈式结构图简化结构图为把电流环节校正成典型Ⅰ型，显然应采用调节器，其传递函数为要计算电流调节器的参数和，需知道电动机逆变装置的有关参数。当转差率为时，直流回路等效电阻二〇〇七年六月十三日星期三则有触发逆变装置的放大系数由于要求超调量小，故取阻尼比，这时，所以电流调节器的参数为根据图的结构形式，取，若电位器置于处，则有实选，，，。参数如图所示。二〇〇七年六月十三日星期三千欧千欧千欧千欧千欧欧千欧图调节器参数图转速闭环动态参数计算。电流环是转速闭环的内环，计算转速调节器参数时，为简便起见，对已设计好的电流环作进步简化处理。根据图，取时，电流环的等效传递函数可近似为用上述等效环节代替图中的电流闭环后，整个调速系统的动态结构图便如图所示。利用结构图等效变换，并进行工程上的近似处理，则转速环动态结构图可化简成图。该图中由图可以看出，要把转速环校正成典型Ⅱ型系统，无疑地，应采用调节器有共传递函数。调速系统的开环传递函数为二〇〇七年六月十三日星期三图转速环动态结构及其简化图动态结构图简化图图校正后的调速系统结构图不考虑负载扰动时，校正后的调速系统结构图如图所示要计算的参数和，首先需确定电动机的积分时间常数二〇〇七年六月十三日星期三和转速反设备的特点，采取可靠的安全措施，严格遵守操作规程。二〇〇七年六月十三日星期三结论此次设计完成了系统方案的确立，主电路各器件参数的计算，控制电路控制器参数的计算。在计算出上述参数值的基础上，完成了系统的建模，最后对工作过程进行详细分析总结，基本上实现了晶闸管串级调速系统的主电路设计控制电路设计以及工程上的运用，主要概括为以下三点双闭环调速系统系统抗扰动能力强，电流环能较好地克服电网电压波动的影响，而转速环能抑制其环内各环节扰动影响，并最终消除转速偏差双闭环串级调速系统采用调节器，可实现无静差双闭环串级调速系统具有良好的静态稳定性同时具有较好的动态特性，动态响应快，超调量小在设计中由于时间仓促，有些地方做的还不足，其中保护电路设计不太具体，控制电路中触发环节的设计也没有详细列出。另外通过设计我还总结出些可以改善调速系统功率因素的方法，也没能在论文中列出，有待于进步分析研究。这次设计让我把所学知识联系到起，并应用到实际设计中去，对知识的掌握帮助很大，还有本次设计让我学会怎么来学习些全新的知识，锻炼了我的学习能力，为以后工作奠定了基础。二〇〇七年六月十三日星期三参考文献胡佑憓伺服系统原理与设计北京北京理工大学出版社，宋书中交流调速系统北京机械工业出版社，钱平交直流传动控制系统北京高等教育出版社，王兆安电力电子技术北京机械工业出版社，赵良兵现代电力电子基础北京清华大学出版社，陈志明电力电子器件基础北京机械工业出版社，陈伯时电力拖动自动控制系统北京机械工业出版社，廖晓忠电气传动与调速系统北京中国电力出版社，宋书中交流调速系统北京机械工业出版社基于晶闸管的柔性交流徐政译北京机械工业出版社，孙余凯电工常用资料备查手册北京中国电力出版社，孙