買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 摘 要 在電氣時(shí)代的今天，電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬种匾淖饔?。直流電機(jī)是最常見(jiàn)的一種電機(jī)，在各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。研究直流電機(jī)的控制和測(cè)量方法，對(duì)提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。 電機(jī)調(diào)速問(wèn)題一直是自動(dòng)化領(lǐng)域比較重要的問(wèn)題之一。不同領(lǐng)域?qū)τ陔姍C(jī)的調(diào)速性能有著不同的要求，因此，不同的調(diào)速方法有著不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 本文基于 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)出應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。 首先描述了變頻器的發(fā)展歷程，提出了 速方法的優(yōu)勢(shì)，指出了 未來(lái) 速方法的發(fā)展前景，點(diǎn)出了研究 用于直流電機(jī)的調(diào)速方式很多，其中以 頻調(diào)速方式應(yīng)用最為廣泛，而 頻器中， 頻器性能尤為突出，作為本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，本文將對(duì) 理論進(jìn)行詳細(xì)論述。在此基礎(chǔ)上，本文將做出 片機(jī)控制的 后對(duì)各個(gè)部分分別進(jìn)行論證，力圖在每個(gè)組成單元上都達(dá)到最好的系統(tǒng)性能。 關(guān)鍵詞 ： 直流調(diào)速 ；雙閉環(huán) ； 直流電機(jī) 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ n s in is is of in s to of so on A C is in to of C in in a a WM in s DC is is is to be is We to do to C of is is of DC DC 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 目 錄 摘要 前言 1第 1 章 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 2 計(jì)技術(shù)指標(biāo) 要求 2 行方案的討 論與比較 2 擇 制調(diào)速系統(tǒng)的理由 4 擇 H 橋型主電路 的理由 4 用轉(zhuǎn)速 、 電流雙閉環(huán)的理由 5第 2 章 制直流調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 6 電路 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 6 升電路 13 數(shù)設(shè)計(jì) 13 參數(shù) 13 沖電路參數(shù) 14 升 電路參數(shù) 14 第 3章 制直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 15 號(hào)發(fā)生器 15 片 的主要特點(diǎn) 15 功能 16 18 速、電流雙閉環(huán) 設(shè)計(jì) 18 1 轉(zhuǎn)速 、 電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的組成 18 速 、電流雙閉環(huán)調(diào) 速 系統(tǒng)的靜 特性 19 流調(diào)節(jié)器 設(shè)計(jì) 22 度 調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 24 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 第 4 章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 26 統(tǒng)結(jié)框圖 26 統(tǒng)工作原理 26 統(tǒng)單元調(diào)試 27 本調(diào)試 27 寬發(fā)生單元的整定 27 速反饋調(diào)節(jié)器、電流反饋調(diào)節(jié)器的整定 28 驗(yàn)結(jié)果 28 環(huán)機(jī)械特性測(cè)試 28 環(huán)機(jī)械特性測(cè)試 29 結(jié)束語(yǔ) 30 參考文獻(xiàn) 31 致謝 32買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 制直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 前 言 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命過(guò)程中，電氣自動(dòng)化在 20 世紀(jì)的后四十年曾進(jìn)行了兩次重大的技術(shù)更新。一次是元器件的更新，即以大功率半導(dǎo)體器件晶閘管取代傳統(tǒng)的變流機(jī)組，以線形組件運(yùn)算放大器取代電磁放大器件。后一次技術(shù)更新主要是把現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)用于電氣工程，控制器由模擬式進(jìn)入了數(shù)字式。在前一次技術(shù)更新中，電氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)仍采用經(jīng)典控制理論的方法。而后一次技 術(shù)更新是設(shè)計(jì)思想和理論概念上的一個(gè)飛躍和質(zhì)變，電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能亦隨之改觀。在整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，電力拖動(dòng)及調(diào)速系統(tǒng)是其中的核心部分。 現(xiàn)代的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)都是由慣性很小的晶閘管、電力晶體管或其他電力電子器件以及集成電路調(diào)節(jié)器等組成的。經(jīng)過(guò)合理的簡(jiǎn)化處理，整個(gè)系統(tǒng)一般都可以用低階近似。而以運(yùn)算放大器為核心的有源校正網(wǎng)絡(luò)（調(diào)節(jié)器），和由 R、 C 等元件構(gòu)成的無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)相比 ,又可以實(shí)現(xiàn)更為精確的比例、微分、積分控制規(guī)律 ,于是就有可能將各種各樣的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化和近似成少數(shù)典型的低階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如果事先對(duì)這些典型 系統(tǒng)作比較深入的研究 ,把它們的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性當(dāng)作預(yù)期的特性 ,弄清楚它們的參數(shù)和系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系 ,寫(xiě)成簡(jiǎn)單的公式或制成簡(jiǎn)明的圖表 ,則在設(shè)計(jì)實(shí)際系統(tǒng)時(shí) ,只要能把它校正或簡(jiǎn)化成典型系統(tǒng)的形式 ,就可以利用現(xiàn)成的公式和圖表來(lái)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算 ,這樣 ,就建立了工程設(shè)計(jì)方法的可能性。 目前，隨著大功率電力電子器件的迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已日臻成熟并日漸成為實(shí)際應(yīng)用的主流，但這并不意味著傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)完全退出了實(shí)際應(yīng)用的舞臺(tái)。相反，近幾年交流變頻調(diào)速在控制精度的提高上遇到了瓶頸，于是直流調(diào)速的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)了出來(lái)。直 流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。譬如在對(duì)控制精度有較高要求的造紙，轉(zhuǎn)臺(tái)，輪機(jī)定位等系統(tǒng)中仍離不開(kāi)直流調(diào)速裝置，因此加強(qiáng)對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)的研究還是很有必要的。鑒于直流調(diào)速系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國(guó)防事業(yè)中的重要作用，有必要對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)作進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 第 1 章 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求 型號(hào)： 率： 485W 電樞電壓： 220V 電樞電流： 定轉(zhuǎn)數(shù)： 16001： 1200 電流超調(diào)量 : %5i； 轉(zhuǎn)速超調(diào)量 : %5n現(xiàn)行方案的討論與比較 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種： （ 1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U。 改變電樞 電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速向下變速 ， 屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種方法最好?？焖夙憫?yīng)，但是需要大容量可調(diào)直流電源。 （ 2）改變電動(dòng)機(jī)主磁通 。改變磁通可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，但只能減弱磁通進(jìn)行調(diào)速（簡(jiǎn)稱弱磁調(diào)速），從電機(jī)額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速，屬恒功率調(diào)速方法。應(yīng)速度較慢，但所需電源容量小。 （ 3）改變電樞回路電阻 R。 在電動(dòng)機(jī)電樞回路外串電阻進(jìn)行調(diào)速的方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。但是只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差，機(jī)械特性較軟；空載時(shí)幾乎沒(méi)什么調(diào)速作用；還會(huì)在調(diào)速電阻上消耗大量 電能。 改變電阻調(diào)速缺點(diǎn)很多，目前很少采用，僅在有些起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)及電車(chē)等調(diào)速性能要求不高或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長(zhǎng)的傳動(dòng)系統(tǒng)中采用。弱磁調(diào)速范圍不大，往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使用，在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。 對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。 因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主 速。 改變電樞電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓需要有專門(mén)的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下三種： （ 1）旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組。用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以 獲得可調(diào)的直流電壓。 （ 2）靜止可控整流器。用靜止的可控整流器，如汞弧整流器和晶閘管整流裝置，產(chǎn)生可調(diào)的直流電壓。 （ 3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波或脈寬調(diào)制的方法產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓。 由于 旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組 缺點(diǎn)太多， 采用汞弧整流器和閘流管這樣的靜止變流裝置來(lái)代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，形成所謂的離子拖動(dòng)系統(tǒng)。離子拖動(dòng)系統(tǒng)克服旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組的許多缺點(diǎn)，而且縮短了響應(yīng)時(shí)間，但是由于汞弧整流器造價(jià)較高，體積仍然很大 ，維護(hù)麻煩，尤其是水銀如果泄漏，將會(huì)污染環(huán)境，嚴(yán)重危害身體健康 。 目前，采用晶閘管整流供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（即晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱 稱靜止 經(jīng)成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。但是，晶閘管整流器也有它的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下方面： （ 1）晶閘管一般是單向?qū)щ娫?，晶閘管整流器的電流是不允許反向的，這給電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行造成困難。必須實(shí)現(xiàn)四象限可逆運(yùn)行時(shí)，只好采用開(kāi)關(guān)切換或正、反兩組全控型整流電路，構(gòu)成 逆調(diào)速系統(tǒng)，后者所用變流設(shè)備要增多一倍。 （ 2）晶閘管元件對(duì)于過(guò)電壓、過(guò)電流以及過(guò)高的 du/ di/分敏感，其中 任意 指標(biāo)超過(guò)允許值都可能在很短時(shí)間內(nèi)元件損壞，因此必須有可靠的保護(hù)裝置和符合要求的散熱條件，而且在選擇元件時(shí)還應(yīng)保留足夠的余量，以保證晶閘管裝置的可靠運(yùn)行。 （ 3）晶閘管的控制原理決定了只能滯后觸發(fā)，因此，晶閘管可控制整流器對(duì)交流電源來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)感性負(fù)載，吸取滯后的無(wú)功電流，因此功率因素低，特別是在深調(diào)速狀態(tài)，即系統(tǒng)在較低速運(yùn)行時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角很小，使得系統(tǒng)的功率因素很低，并產(chǎn)生較大的高次諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備。如果采用晶閘管整流裝置的調(diào)速系統(tǒng)在電 網(wǎng)中所占容量比重較大，將造成所謂的 “ 電力公害 ” 。為此，應(yīng)采取相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償、濾波和高次諧波的抑制措施。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ （ 4）晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，而且脈波數(shù)總是有限的。如果主電路電感不是非常大，則輸出電流總存在連續(xù)和斷續(xù)兩種情況，因而機(jī)械特性也有連續(xù)和斷續(xù)兩段，連續(xù)段特性比較硬，基本上還是直線；斷續(xù)段特性則很軟，而且呈現(xiàn)出顯著的非線性。 由于以上種種原因，所以選擇了 脈寬調(diào)制變換器 進(jìn)行 改變電樞電壓 的直流 調(diào)速 系統(tǒng)。 選擇 制系統(tǒng)的理由 脈寬調(diào)制器 用美國(guó)硅通用公司（ 第二代產(chǎn)品 是一種性能優(yōu)良，功能全、通用性強(qiáng)的單片集成 制器。由于它簡(jiǎn)單、可靠及使用方便靈活，大大簡(jiǎn)化了脈寬調(diào)制器的設(shè)計(jì)及調(diào)試，故獲得廣泛使用。 統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性 ： 1） 速系統(tǒng)主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少 。 2） 開(kāi)關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小 。 3） 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍廣，可達(dá)到 1： 10000 左右 。 4） 如果可以與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng) 。 5） 功率開(kāi)關(guān)器 件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高 。 6） 直流電源采用不可控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高 。 變頻調(diào)速很快為廣大電動(dòng)機(jī)用戶所接受，成為了一種最受歡迎的調(diào)速方法，在一些中小容量的動(dòng)態(tài)高性能系統(tǒng)中更是已經(jīng)完全取代了其他調(diào)速方式。由此可見(jiàn)，變頻調(diào)速是非常值得自動(dòng)化工作者去研究的。在變頻調(diào)速方式中， 速方式尤為大家所重視，這是我們選取它作為研究對(duì)象的重要原因。 選擇 H 橋型主電路 的理由 優(yōu)點(diǎn)： 1） 開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗小。 2） 在相同電壓和電流定額的情況下， 安全工作區(qū)比 ，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。 3） 通態(tài)壓降比 ，特別是在電流較大的區(qū)域。 4） 輸入阻抗高，其輸入特性與電力 似。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 5） 與電力 比， 耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)可保持開(kāi)關(guān)頻率高的特點(diǎn)。 在眾多 換器實(shí)現(xiàn)方法中，又以 H 型 換器更為多見(jiàn)。這種電路具備電流連續(xù)、電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行、無(wú)摩擦死區(qū)、低速平穩(wěn)性好等優(yōu)點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)以 H 型流控制器為主要研究對(duì)象。 采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的理由 同開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制具有一系列優(yōu)點(diǎn)。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干擾的能力，對(duì)元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。 由于閉環(huán)系統(tǒng)的這些優(yōu)點(diǎn)因 此選用閉環(huán)系統(tǒng)。 單閉環(huán)速度反饋調(diào)速系統(tǒng)，采用 制器時(shí)，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差為零。但是如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，如果要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照要求來(lái)控制動(dòng)態(tài)過(guò)程的電流或轉(zhuǎn)矩。另外，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)抗干擾性較差，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，必須待轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后，調(diào)節(jié)作用才能產(chǎn)生，因此動(dòng)態(tài)誤差較大。 在要求較高的調(diào)速系統(tǒng)中，一般有兩個(gè)基本要求：一是能夠快速啟動(dòng)制動(dòng)；二是能夠快速克服負(fù)載、電網(wǎng)等干擾。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，如果要求快速起動(dòng)， 必須使直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中輸出最大的恒定允許電磁轉(zhuǎn)矩 ，即最大的恒定允許電樞電流，當(dāng)電樞電流保持最大允許值時(shí)，電動(dòng)機(jī) 以 恒加速度升速至給定轉(zhuǎn)速，然后電樞電流立即降至負(fù)載電流值。 如果要求快速克服電網(wǎng)的干擾，必須對(duì)電樞電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。 以上兩點(diǎn)都涉及電樞電流的控制，所以自然考慮到將電樞電流也作為被控量，組成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 第 2 章 制直 流調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 主電路 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 換器 介紹 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主要電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡(jiǎn)稱 換器。 換器有不可逆和可逆兩類(lèi)，可逆變換器又有雙極式、單極式和受限單極式等多種電路。 下面分別對(duì)各種形式的 換器 做一下簡(jiǎn)單的介紹和分析。 不可逆 換器分為無(wú)制動(dòng)作用和有制動(dòng)作用兩種。圖 2a）所示為無(wú)制動(dòng)作用的簡(jiǎn)單不可逆 換器主電路原理圖，其開(kāi)關(guān)器件采用全控型的電力電子器件。電源電壓容 C 的作用是濾波，二極管 電力晶體管 斷時(shí)為電動(dòng)機(jī)電樞回路提供釋放電儲(chǔ)能的續(xù)流回路。圖 2單的不可逆 換器電路 （ a）原理圖 （ b）電壓和電流波型 電力晶體管 基極由頻率為 f，其脈沖寬度可調(diào)的脈沖電壓一個(gè)開(kāi)關(guān)周期 0時(shí)，和導(dǎo)通，電源電壓通過(guò) 到電動(dòng)機(jī)電樞兩端；當(dāng) 時(shí)，止，電樞失去電源，經(jīng)二極管 流。電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓為 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 式中 ， 5 壓的占空比，又稱負(fù)載電壓系數(shù)。 的變化范圍在 0 1之間，改變， 即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 圖 2b）繪出了穩(wěn)態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞的脈沖端電壓均電壓圖可見(jiàn)，電流是平均值等于負(fù)載電流（ 負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 直流電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩電流比）。 由于 一個(gè)周期內(nèi)具有開(kāi)關(guān)兩種狀態(tài)，電路電壓平衡方程式也分為兩階段，即 在0期間 5在 期間 0式中， R， L 電動(dòng)機(jī)電樞回路的總電阻和總電感； E 電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。 速系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率都較高，至少是 1 4此電流的脈動(dòng)幅值不會(huì)很大，再影響到轉(zhuǎn)速 n 和反電動(dòng)勢(shì) E 的波動(dòng)就更小，在分析時(shí)可以忽略不計(jì)，視 為恒值。 這種簡(jiǎn)單不可逆 路中電動(dòng)機(jī)的電樞電流 能反向，因此系統(tǒng)沒(méi)有制動(dòng)作用，只能做單 向限運(yùn)行，這種電路又稱為 “ 受限式 ” 不可逆 路。這種 速系統(tǒng)，空載或輕載下可能出現(xiàn)電流斷續(xù)現(xiàn)象，系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能均差。 圖 2a）所示為具有制動(dòng)作用的不可逆 換電路，該電路設(shè)置了兩個(gè)電力晶體管 成兩者交替開(kāi)關(guān)的電路，提供了反向電流的路。這種電路組成的 速系統(tǒng)可在第 I、 個(gè)象限中運(yùn)行。 基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓大小相等，極性相反，即2U 。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作 在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)平均電流就為正值，電流 在0期間，1止。此時(shí)，電源電壓5流 期間，1止，原方向的電流經(jīng)二極管 流，在 端產(chǎn)生的壓降給 加反壓，使 可能導(dǎo)通。因此，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，一般情況下實(shí)際上是電力晶體管 續(xù)流二極管 替導(dǎo)通，而 始終不導(dǎo)通，其電壓、電流波型如圖 2b）所示，與圖 2情況完全一樣。 如果電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行中要降低轉(zhuǎn)速，可將控制電壓減小，使1紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 窄，負(fù)脈沖變寬，從而使電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓是由于慣性，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 和反電動(dòng)勢(shì) E 來(lái)不及立刻變化，因而出現(xiàn) 的情況。這時(shí)電力晶體管 期間， 正的2的作用下飽和導(dǎo)通，由 E回路 3 通過(guò) 通，產(chǎn)生能耗制動(dòng)，一部分能量消耗在回路電阻上，一部分轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能存儲(chǔ)在回路電感中，直到 t=T 為止。在（也就是0）期間，因2止，能沿回路 4 經(jīng)二極管 流，對(duì)電源回饋制動(dòng)，同時(shí)在 產(chǎn)生的壓降使 受反壓而不能導(dǎo)通。在整個(gè)制動(dòng)狀態(tài)中， 流導(dǎo)通， 終截止，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，電壓和電流波型 圖 2c）。反向電流的制動(dòng)作用使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，直到新的穩(wěn)態(tài)。 圖 2有制動(dòng)作用的不可逆 換電路 這種電路構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)還存在一種特殊情況，即在電動(dòng)機(jī)的輕載電動(dòng)狀態(tài)中，負(fù)載電流很小，在 斷后（即 期間）沿回路 2徑 續(xù)流電流在圖 2d）中的 間的 2t 時(shí)刻。這時(shí) 端的壓降也降為零，而此時(shí)由于2 以導(dǎo)通，反電動(dòng)勢(shì) E 經(jīng) 回路 3流過(guò)反向電流買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 產(chǎn)生局部時(shí)間的能耗制動(dòng)作用。到了0期間， 斷，沿回路 4經(jīng) 4時(shí)減到 零， 1樞電流再次改變方向?yàn)橥?。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)， 電流波形示圖 2d）。 綜上所述，具有制動(dòng)作用的不可逆 換器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)電樞回路中的電流始終是連續(xù)的；而且，由于電流可以反向，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)二象限運(yùn)行，有較好的靜、動(dòng)態(tài)性能。 由具有制動(dòng)作用的不可逆 換器構(gòu)成的直流調(diào) 速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)有兩種運(yùn)行狀態(tài)，在電動(dòng)狀態(tài)下，依靠電力晶體管 開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)，在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)下則依靠 開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)。兩種工作狀態(tài)下電路電壓平衡方程式都分為兩個(gè)階段，情況同簡(jiǎn)單的不可逆的 換器電路相同，即在0期間為式5 ，在 期間為式 0 ，只不過(guò)兩種狀態(tài)下電流的方向相反，即在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)為 可逆 換器主電路的結(jié)構(gòu)形式有 T 型和 H 型兩種，其基本電路如圖 2中（ a）為 T 型 換器電路，（ b）為 H 型 換器電路。 圖 2逆 換器電路 （ a） T 型 （ b） H 型 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ T 型電路由兩個(gè)可控電力電子器件和與兩個(gè)續(xù)流二極管組成，所用元件少，線路簡(jiǎn)單，構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)便于引出反饋，適用于作為電壓低于 50是T 型電路需要正負(fù)對(duì)稱的雙極性直流電源，電路中的電力電子器件要求承 受兩倍的電源電壓，在相同的直流電源電壓下，其輸出電壓的幅值為 H 型電路的一半。 H 型電路是實(shí)際上廣泛應(yīng)用的可逆 換器電路，它由四個(gè)可控電力電子器件（以下以電力晶體管為例）和四個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路，這種電路只需要單極性電源，所需電力電子器件的耐壓相對(duì)較低，但是構(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)電樞兩端浮地。 極式和受限單極式三種。 （ 1）雙極式可逆 換器 ： 雙極式可逆 換器的主電路如圖 2b）所示。四個(gè)電力晶體管分為兩組， 一組， 一組。同一組中兩個(gè)電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓波形相同，即41 U ， 時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷；32 U ， 時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷。而且1一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi) 組晶體管交替地導(dǎo)通和關(guān)斷， 變換器輸出電壓 一個(gè)周期內(nèi)有正負(fù)極性變化，這是雙極式 換器的特征，也是 “ 雙極性 ” 名稱的由來(lái)。 由于電壓 性的變化，使得電樞回路電流的變化存在兩種情況，其電壓、電流波形如圖 2 圖 2極式 換器電壓和電流波形 （ a）電動(dòng)機(jī)負(fù)載較重時(shí) （ b）電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕時(shí) 如果電動(dòng)機(jī)的負(fù)載較重，平均負(fù)載電流較大，在0時(shí)，1紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 和 和導(dǎo)通；而2 止。這時(shí)，5，電樞電流沿圖 2b），電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。在 時(shí)，1 止；2電樞電感釋放儲(chǔ)能的作用下，電樞電流經(jīng)二極管 流，在 的正向壓降使 承受反壓而不能導(dǎo)通，5B ，電樞電流 流通，電動(dòng)機(jī)仍處于電動(dòng)狀態(tài)。有關(guān)參量波形圖示于圖 2a）。 如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕，平均電流小，在續(xù)流階段電流很快衰減到零，即當(dāng) 2， 0是在 2 時(shí)， 在負(fù)的電源電壓（5U）和電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì) 樞電流回路 3流通，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。在 1 （ 10 ）時(shí)，2 電樞電感的作用，電流經(jīng) 流，使 然1 不能導(dǎo)通，電流沿回路 4流通，電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)1時(shí)， 導(dǎo)通，電流 又沿回路 1 流通。有關(guān)參量的波形示于圖 2b）。 這樣看來(lái)，雙極式可逆 換器與具有制動(dòng)作用的不可逆 換器的電流波形差不多，主要區(qū)別在于電壓波形；前者，無(wú)論負(fù)載是輕還是重，加在電動(dòng)機(jī)電樞兩端的電壓都在5U和5U之間變換；后者的電壓只在5U和 0 之間變換。這里并未反映出 “ 可逆 ” 的作用。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)制可逆運(yùn)行，由正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓的脈沖寬窄而定。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)， 2/，電樞兩端的平均電壓為正，在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈沖較窄時(shí)， 2/，平均電壓為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。如果正、負(fù)脈沖寬度相等，2/ ，平均電壓為零，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)殡p極式可逆 換器電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓為 555 )12()(1 若仍以5/UU d來(lái)定義 壓的占空比，則雙極式 換器的電壓占空比為 125 。 改變 即可調(diào)速， 的變化范圍為 11 。 為正值，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； 為負(fù)值，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)； 0 ，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在 0 時(shí)，電動(dòng)機(jī)雖然不動(dòng)，但電樞兩端的瞬時(shí)電壓和流過(guò)電樞的瞬時(shí)電流都不為零，而是交 變的。這個(gè)交買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增加了電動(dòng)機(jī)的損耗，當(dāng)然是不利的。但是這個(gè)交變電流使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高頻微振，可以消除電動(dòng)機(jī)正、反向切換時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起著所謂 “ 動(dòng)力潤(rùn)滑 ” 的作用，有利于快速切換。 （ 2）單極式可逆 換器 ： 單極式可逆 換器和雙極式變換器在電路構(gòu)成上完全一樣，不同之處在于驅(qū)動(dòng)信號(hào)不一樣。圖 2b）中，左邊兩個(gè)電力電子器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21 U ，具有和雙極式一樣的正、負(fù)交替的脈沖波形，使 替導(dǎo)通；右邊兩 個(gè)器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)則按電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向施加不同的控制信號(hào)：電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，使3止 通；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，則使3通 止。這種驅(qū)動(dòng)信號(hào)的變化顯然會(huì)使不同階段各電力電子器件的開(kāi)關(guān)情況和電流流通的回路與雙極式變換器相比有不同。當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載較重時(shí)電流方向連續(xù)不變； 負(fù)載較輕時(shí)，電流在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)也會(huì)變向。 由于本次設(shè)計(jì)要求電機(jī)能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)，并且能進(jìn)行無(wú)極調(diào)速等。又根據(jù) 雙極式 H 型 可逆 換器 具有 的優(yōu)點(diǎn) ：電流一定連續(xù)，可以使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)四象限動(dòng)行；電動(dòng)機(jī)停止時(shí)的微振交變電流可以消除靜摩擦死區(qū)；低速時(shí)由于每個(gè)電力電子器件的驅(qū)動(dòng)脈 沖仍較寬而有利于折可靠導(dǎo)通；低速平穩(wěn)性好，可達(dá)到很寬的調(diào)速范圍 。 但 雙極式 H 型 可逆 換器 也有 缺點(diǎn) ， 在工作過(guò)程中，四個(gè)電力電子器件都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，容易發(fā)生上、下兩只電力電子器件直通的事故，降低了設(shè)備的可靠性。為了避免這種 情況， 我們 設(shè)置邏輯延時(shí)環(huán)節(jié) 證在對(duì)一個(gè)元件發(fā)出關(guān)斷信號(hào)后，延遲足夠時(shí)間再發(fā)出對(duì)另一個(gè)元件的開(kāi)通信號(hào)。由于電力電子的器件的導(dǎo)通時(shí)也存在開(kāi)通時(shí)間，因此延遲時(shí)間通常大于元件的關(guān)斷時(shí)間即可以了。 所以，本次設(shè)計(jì)我們選擇 雙極式 H 型 可逆 換器 。主電路如圖 2 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 圖 2 橋主電路 泵升電路 當(dāng)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由高變低時(shí)（減速或者停車(chē)），儲(chǔ)存在電動(dòng)機(jī)和負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)部分的動(dòng)能將變成電能，并通過(guò) 換器回饋給直流電源。當(dāng)直流電源功率二極管整流器供電時(shí)，不能將這部分能量回饋給電 網(wǎng)，只能對(duì)整流器輸出端的濾波電容器充電而使電源電壓升高，稱作 “ 泵升電壓 ” 。過(guò)高的泵升電壓會(huì)損壞元器件，因此必須采取預(yù)防措施，防止過(guò)高的泵升電壓出現(xiàn)。可以采用由分流電阻 力電子器件） 成的泵升電壓限制電路，如圖 2 圖 2升電壓限制電路 當(dāng)濾波電容器 通，將回饋能量的一部分消耗在分流電阻 種辦法簡(jiǎn)單實(shí)用，但能量有損失，且會(huì)使分流電阻買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 此對(duì)于功率較大的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在分流電路 中接入逆變，把一部分能量回饋到 電網(wǎng)中去。但這樣系統(tǒng)就比較復(fù)雜了 ，我們就不選擇這種方式了。 參數(shù)設(shè)計(jì) 的參數(shù) 叫做絕緣柵極雙極晶體管。這種器件具有極的高速開(kāi)關(guān)性能和雙極動(dòng)作的高耐壓、大電流容量的兩種特點(diǎn)。其開(kāi)關(guān)速度可達(dá) 1定電流密度 100A/電壓驅(qū)動(dòng)，自身?yè)p耗小。其符號(hào)和波形圖如圖 2設(shè)計(jì)中選 的 的型號(hào)是 的參數(shù)如下 ： 管子類(lèi)型 ： 極限電壓 600V 極 限電流 27 A 耗散功率 P： 200 W 額定 電壓 U： 220V 額定 電流 I： 2號(hào)及波形圖 沖電路參數(shù) 如 圖 2-3(b)所示， H 橋 電路中采用了緩沖電路， 由電阻和電容組成。 緩沖電路功能 側(cè)重于開(kāi)關(guān)過(guò)程中過(guò)電壓的吸收與抑制，這是由于 工 作頻率可以高達(dá) 30此很小的電路電感就可能引起頗大的c，從而產(chǎn)生過(guò)電壓，危及安全。 逆變器中 通時(shí)出現(xiàn)尖峰電流，其原因是由于在剛導(dǎo)通的 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下載！ 負(fù)載電流上疊加了橋臂中互補(bǔ)管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流，所以在此二極管恢復(fù)阻斷前，剛導(dǎo)通的 形成逆變橋臂的瞬時(shí)貫穿短路，使此需要串入抑流電感，即串聯(lián)緩沖電路，或放大 容量。 緩沖電路參數(shù) ：經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出緩沖電路電阻 R=10K ；電容 。 升 電路參數(shù) 如圖 2升電路由一個(gè)電容量大的電解電容、一個(gè)電阻和一個(gè) 泵升電路中 電解電容 選取 C=2000 F ； 電壓 U=450V； 取 號(hào) 的 電阻 選取 R=20 。 第 3 章 制直流調(diào)速系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 號(hào)發(fā)生器 號(hào)發(fā)生器以 集成可調(diào)脈寬調(diào)制器 核心構(gòu)成， 他把產(chǎn)生的 電壓信號(hào) 送給 H 橋中的四個(gè) 過(guò)改變電力晶體管基極 控制電壓的占空比，而達(dá)到調(diào)速的目的。其控制電路如圖 3 圖 3制電路 片 的主要特點(diǎn) 美國(guó) 司生產(chǎn)的專用 制集成電路， 如圖 3示。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設(shè)計(jì)，答辯無(wú)憂，值得下