运控课设 四辊冷轧机直流调速系统的设计

目录 前言 3 第一章 四辊冷轧机直流调速系统的设计概述 4 1.1 设计目的 4 1.2 设计内容 4 1.3 课题设计要求 4 第二章 主电路和控制电路的设计 7 2.1 调速方法的设计 7 2.1.1 调压调速 7 2.1.2 调磁调速 7 2.1.3 调阻调速 8 2.2 系统主电路方案的设计 9 2.2.1 励磁反接可逆电路 9 2.2.2 电枢反接可逆电路 9 2.3 系统控制电路方案的设计 11 2.3.1 单闭环调速还是多闭环调速的选择 11 2.3.2 系统控制方法的选择 12 第三章 系统各单元概述 16 3.1双闭环调速系统结构概述 16 3.2速度调节器 17 3.3电流调节器 17 3.4锯齿波同步移相触发电路 18 3.5电流反馈与过流保护 19 3.6转速变换 20 3.7零速封锁器 22 3.8转矩极性鉴别(DPT) 23 3.9零电平检测(DPZ) 24 3.10逻辑控制(DLC) 24 第四章 主电路的主要设备及其参数 27 4.1晶闸管的参数计算 27 4.2平波电抗器的选择 27 4.3 整流变压器的选择 28 第五章 电流环和电压环的设计 29 5.1 设计准备 29 5.2电流调节器的设计 30 5.3转速调节器的设计 32 第六章 系统调试及校验 35 6.1 实验目的 35 6.2 实验内容 35 6.3 实验设备 35 6.4 实验步骤 35 6.4.1 双闭环可逆调速系统调试原则： 35 6.4.2 系统的开环调试 36 6.4.3 系统各单元的调试和参数整定 36 6.4.4 电流环闭环调试（电动机不加励磁） 36 6.4.5 速度环闭环调试（电动机加额定励磁） 37 6.5 实验结论 37 第七章 设计总结 39 前言 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促使电力传动控制技术迅猛发展。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高品质的动力。尽管目前交流调速技术日趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性使得交流调速受到广泛用户的欢迎；但是直流调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场。 四辊可逆冷轧机是供冷轧紫铜及其合金成卷带材之用，属于冷轧机械技术领域。四辊可逆冷轧机直流调速系统已广泛应用于工业生产。它提高了生产效率，减少了能耗，为社会带来极大的效益。所以设计合理、高效的四辊冷轧机直流调速系统是非常有必要的，也是工业实际生产所迫切要求的。 晶闸管－电动机调速系统（简称V-M 系统）已经成为直流调速系统的主要形式。在许多大型的钢铁行业和材料生产行业中，为获得良好的控制性能，大量使用直流电动机调速系统，尤其是直流双闭环调速系统，它具有调速性能好，调速范围宽，动态性能好等优点。因此本次课程设计选择用逻辑无环流控制的可逆晶闸管－电动机调速系统来调节电动机的速度以满足生产工艺要求。 本文结构组织如下：第一章为课程设计的要求，第二章为主电路和控制电路的设计方案及其论证，第三章为组成该系统各单元的分析说明，第四章为主电路的主要设备的设计，第五章为电流环和转速环的设计，第六章为系统的调试和校验，第七章作为本次课程设计的总结。 由于时间仓促及水平有限，设计中不妥或疏漏之处在所难免，恳请各位老师和同学批评指正。 四辊冷轧机直流调速系统的设计是一项针对工业生产中冷轧机械技术领域的运动控制课程设计。直流调速系统在20世纪60年代以来，由于电力电子技术和控制理论的发展，已经成为电力拖动自动化的重要组成部分，尽管交流调速技术普及，但直流调速凭借其优秀的调速性能仍占有重要地位。 设计目标旨在构建一个高效、合理的四辊可逆冷轧机直流调速系统，以提高生产效率，降低能耗，并满足特定的生产工艺需求。设计内容包括调速方法选择、主电路与控制电路设计、系统各单元的分析与设计、主要设备参数计算以及系统的调试与校验。 调速方法主要包括调压调速、调磁调速和调阻调速。调压调速通过改变电机的输入电压实现速度控制；调磁调速是通过调整电机的磁通量来调节速度；而调阻调速则是通过改变电枢回路的电阻达到调速目的。 在主电路方案设计中，考虑了励磁反接可逆电路和电枢反接可逆电路，两者都允许电机正反转，以适应冷轧机的工作需求。控制电路方案则涉及到单闭环或多闭环调速的选择，以及具体的控制策略，如采用双闭环调速系统，由速度调节器和电流调节器共同作用，以确保速度和电流的精确控制。 系统各单元包括速度调节器、电流调节器、锯齿波同步移相触发电路、电流反馈与过流保护、转速变换、零速封锁器、转矩极性鉴别(DPT)、零电平检测(DPZ)和逻辑控制(DLC)。这些单元协同工作，确保系统稳定运行和故障保护。 主电路设备的选择，如晶闸管的参数计算、平波电抗器和整流变压器的选型，对于系统性能至关重要。电流环和电压环的设计，分别涉及到电流调节器和转速调节器的详细计算与设计，以实现对电机电流和转速的精确控制。 调试与校验阶段，包括实验目的设定、实验内容规划、所需实验设备准备，以及详细的调试步骤，如开环调试、电流环闭环调试、速度环闭环调试等，以确保系统满足工艺要求并具备良好的动态性能。 四辊冷轧机直流调速系统的设计是一个集理论与实践于一体的工程问题，涵盖了电力电子、自动控制等多个领域知识，其成功实施对于提升冷轧工艺的自动化水平和生产效率具有重要意义。