小型电力拖动系统设计及仿真(子课题2)开题报告

 2022-09-20 10:07:04

1. 研究目的与意义

电动机是把电能转换成机械能的设备,在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中,广泛的应用。目前电力拖动系统中应用最为广泛的仍然是他励直流电动机和三相异步电动机。其中直流电动机调速、制动性能好,过载能力较强,在需采用电瓶供电的场合应用广泛。三相异步电动机具有结构简单、体积小、运行可靠、效率高等优点,并且随着电力电子技术以及控制理论的发展,解决了启动和调速性能差的特点,在工业中得到更为广泛的应用。本课题根据不同电机类型,他励直流电动机或者三相异步电动机,以及实用场合及设计指标要求,选择不同型号电机,设计电力拖动系统,要求包括电机启动、调速与制动过程,经计算校验合格后,再使用Matlab仿真软件建立拖动系统,进行仿真验证。

2. 课题关键问题和重难点

本课题需要将电力拖动系统运用MATLAB/simulink仿真技术有机的结合在一起,有单环控制直流调速系统,转速、电流双闭环调速系统,可逆直流调速系统的建模与仿真。MATLAB以及SIMLINK平台,可以通过拖拉和连接典型的模块就可以绘制仿真对象的框图,对模型进行仿真。然而仿真也不是一蹴而就的,有了很好的仿真软件之后,但要获得正确的仿真结果,还得对仿真对象有正确的理解,也就是采用何种方式启动电机,如何控精准的控制各项数据;如何选择调速范围,并计算各项参数范围;如何选择制动方案,才会使得计算精确;如何对拖动系统进行计算和仿真。在仿真中有可能会出现计算不收敛,仿真中断和不能完成模型初始化过程的情况是常有的事。这时可以通过软件的错误提示,仔细检查电路模型是否合理,参数是否设置合适等,找出问题后,再重新进行仿真。

3. 国内外研究现状(文献综述)

20世纪60年代发展起来的电力电子技术,使电能可以变换和控制,产生了现代各种高效、节能的新型电源和交直流调速装置,为工业生产,交通运输,楼宇、办公、家庭自动化提供了现代化的高新技术,提高了生产效率和人们的生活质量,使人类社会生产、生活发生了巨大变化。随着新型电力电子器件的研究和开发以及先进控制技术的发展,电力电子和电力拖动控制装置的性能也不断优化和提高,这种变化的影响将越来越大。

用电动机拖动生产机械工作称为电力拖动(又称电气拖动),由电动机来拖动生产机械的系统,称为电力拖动系统。一个完整的电力拖动系统一般是由电动机,传动结构,生产机械,控制设备和电源五部分组成。

随着科学技术的发展,尤其大功率电子元器件不断涌现以及控制理论不断完善,加上微型计算机的广泛应用,是当今电力拖动已进入到一个自动化电力拖动系统崭新的阶段。然而不论现代电力拖动系统结构如何复杂,从原理上讲,它们仍然由电动机,传动机构,生产机械,控制设备和电源等组成。

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4. 研究方案

1.设计方案:本论文首先在绪论中介绍电机发展的背景知识,在后面的内容中中将从以下方面进行论述,分别是:启动:采用电枢回路串电阻启动,最大启动电流要求不超过额定电流2倍,切换电流控制在1.1至1.2倍额定电流之间;调速:负载为恒转矩,采用弱磁调速,使磁通减少15%,磁势电枢回路不串电阻,磁路未饱和,稳定后的电枢电流及电动机的转速n;制动:若负载为位能性恒转矩负载,忽略传动机构损耗,要求电动机运行在-500rpm匀速下放重物,设计拖动系统;要求计算并绘制拖动系统的机械曲线,并且建立模型仿真验证。

2.研制方案:首先在每一章的第一和第二节阐述相关原理及知识。其次,阐述传统意义和解决方案。然后,提出当前及未来的解决方案,并作对比。最终,对本章内容作概括总结。

3.研究方案:通过对启动电机方式的对比,调速的选择,选择制动方案,仿真计算,进行最切合实际的电力拖动系统的设计和仿真。

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5. 工作计划

第1周接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料,借阅或下载资料;

第2周阅读相关资料,翻译相关英文资料,完成一篇英文翻译,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份;

第3周深入理解电机原理,深刻体会启动、调速和制动过程,并了解其计算过程;

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