本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 三相全控橋晶閘管雙閉不可逆環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 院 系 電氣與信息工程學(xué)院 班 級(jí) 自動(dòng)化 08 4 班 姓 名 周婷婷 學(xué) 號(hào) 080502010419 指導(dǎo)教師 葉瑰昀 教師職稱 教授 2011 年 12 月 8 日 I 摘摘 要要 從七十年代開始 由于晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的高效 無(wú)噪音和快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是一個(gè)典型的系統(tǒng) 該系統(tǒng)一般含晶閘管可控整流主電路 移相控制電路 轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路 以及缺相和過流保護(hù)電路等 給定信號(hào)為 0 10V 直流信號(hào) 可對(duì)主電路 輸出電壓進(jìn)行平滑調(diào)節(jié) 采用雙 PI 調(diào)節(jié)器 可獲得良好的動(dòng)靜態(tài)效果 電流環(huán)校正成典型 I 型系統(tǒng) 為使系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)時(shí)無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差 并具有較好的抗擾性能 速度環(huán)設(shè)計(jì)成典型 型系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好 應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng) 根據(jù)晶閘管的特性 通過調(diào)節(jié)控制角大小來(lái)調(diào)節(jié)電壓 基于設(shè)計(jì)題目 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器選用了轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán) 調(diào)速控制電路 在設(shè)計(jì)中調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用了三相全控橋整流電路來(lái)供電 本文首先確定整個(gè)設(shè) 計(jì)的方案和框圖 然后確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)計(jì) 同時(shí)對(duì)其參數(shù)的計(jì)算 包括整流變 壓器 晶閘管 電抗器和保護(hù)電路的參數(shù)計(jì)算 最后 即本文的重點(diǎn)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器電路 本文采用轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為對(duì)象來(lái)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流 兩種負(fù)反饋分別起作用 可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器 分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流 即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋 和電流負(fù)反饋 二者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接 從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看 電流環(huán)在里面 稱作內(nèi)環(huán) 轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊 稱做外環(huán) 這就形成了轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 先確定其結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)各元部件 并對(duì)其參數(shù) 的計(jì)算 包括給定電壓 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 電流調(diào)節(jié)器 檢測(cè)電路 然后最后穩(wěn)壓電路的參數(shù)的計(jì)算 關(guān)鍵詞 雙閉環(huán) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 電流調(diào)節(jié)器 穩(wěn)態(tài) 動(dòng)態(tài) 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 II 目 錄 第 1 章 系統(tǒng)主電路的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)計(jì)算 1 1 1 主電路的結(jié)構(gòu)選擇與確定 1 1 2 主電路各器件的選擇和計(jì)算 2 1 2 1 整流變壓器參數(shù)的計(jì)算和選擇 2 1 2 2 整流元件晶閘管的選型 4 1 3 電抗器的設(shè)計(jì) 4 1 4 主電路保護(hù)電路設(shè)計(jì) 5 1 4 1 過電壓保護(hù)設(shè)計(jì) 5 1 4 2 過電流保護(hù)設(shè)計(jì) 8 1 5 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 10 1 5 1 晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 10 1 5 2 脈沖變壓器的設(shè)計(jì) 11 第 2 章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及動(dòng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 12 2 1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 12 2 2 轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 13 2 2 1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性 13 2 2 2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 14 第 3 章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 15 3 1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 15 3 2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 16 結(jié)論 20 收獲和體會(huì) 21 參考文獻(xiàn) 22 附附 表表 23 第 1 頁(yè) 第第 1 章章 系統(tǒng)主電路的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)主電路的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)計(jì)算 1 1 主電路的結(jié)構(gòu)選擇與確定主電路的結(jié)構(gòu)選擇與確定 直流調(diào)速系統(tǒng)常用的直流電源有三種 旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組 靜止式可控整流器 直流斬波器或脈寬調(diào)制變換 器 1957 年晶閘管問世 已生產(chǎn)成套的晶閘管整流裝置 即右圖 1 1 晶閘管 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 簡(jiǎn)稱 V M 系統(tǒng) 的原理圖 通過調(diào)節(jié)處罰裝置 GT 的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位 即 c U 可改變平均整流電壓 從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速 和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及 d U 離子拖動(dòng)變流裝置相比 晶閘管整流裝置不進(jìn)在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上 都很大提高 而且在技術(shù)性能上也現(xiàn)實(shí)出較大的優(yōu)越性 因此 本設(shè)計(jì)的要求應(yīng)選擇第二個(gè)可控直流電源 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) 以調(diào)節(jié)電樞 供電電壓的方式為最好 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 根據(jù)晶閘管的特性 可以通過調(diào)節(jié)控制角大小來(lái)調(diào)節(jié)電 壓 當(dāng)整流負(fù)載容量較大或直流電壓脈動(dòng)較小時(shí)應(yīng)采用三相整流電 路 其交流側(cè)由三相電源供電 三相整流電路中又分三相半波和全控橋整流電路 因?yàn)槿喟氩ㄕ麟娐吩谄渥儔浩?的二次側(cè)含有直流分量 故不采用 本設(shè)計(jì)采用了三相全控橋整流電路來(lái)供電 該電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路 輸出電壓波動(dòng)小 適合直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載 并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣 能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù) 平滑地轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié) 電動(dòng)機(jī)不可逆運(yùn)行等技術(shù)要求 主電路原理圖如圖 1 2 所示 三相全控制整流電路由晶閘管 VT1 VT3 VT5 接成共陰極組 晶閘管 VT4 VT6 VT2 接成共 陽(yáng)極組 在電路控制下 只有接在電路共陰極組中電位為最高又同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管 以及接 在電路共陽(yáng)極組中電位最低而同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管 同時(shí)導(dǎo)通時(shí) 才構(gòu)成完整的整流電路 晶 圖 1 2 主電路原理圖 圖 1 1 V M 系統(tǒng)原理圖 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 2 頁(yè) 閘管的控制角都是 在一個(gè)周期內(nèi) 6 個(gè)晶閘管都要被觸發(fā)一次 觸發(fā)順序依次為 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通 6 個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差 只有這60 樣才能使電路正常工作 為了使元件免受在突發(fā)情況下超過其所承受的電壓電流的侵害 電路中加入了過電壓 過電流等 保護(hù)裝置 1 2 主電路各器件的選擇和計(jì)算主電路各器件的選擇和計(jì)算 1 2 1 整流變壓器參數(shù)的計(jì)算和選擇整流變壓器參數(shù)的計(jì)算和選擇 在一般情況下 晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓往往不一致 此外 為了盡量減小 電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾 要求它們相互隔離 故通常要配用整流變壓器 這里選項(xiàng)用的變壓器 的一次側(cè)繞組采用聯(lián)接 二次側(cè)繞組采用 Y 聯(lián)接 為整流變壓器的總?cè)萘?為變壓器一次側(cè)的 SS 容量 為一次側(cè)電壓 為一次側(cè)電流 為變壓器二次側(cè)的容量 為二次側(cè)電壓 為二次側(cè) 1 U 1 I 2 S 2 U 2 I 的電流 為相數(shù) 以下就是各量的推導(dǎo)和計(jì)算過程 1 m 2 m 為了保證負(fù)載能正常工作 當(dāng)主電路的接線形式和負(fù)載要求的額定電壓確定之后 晶閘管交流側(cè) 的電壓只能在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化 為此必須精確計(jì)算整流變壓器次級(jí)電壓 影響值的因 2 U 2 U 2 U 素有 1 值的大小首先要保證滿足負(fù)載所需求的最大電流值的 2 U maxd I 2 晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件 導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降 用表示 T V 3 變壓器漏抗的存在會(huì)產(chǎn)生換相壓降 4 平波電抗器有一定的直流電阻 當(dāng)電流流經(jīng)該電阻時(shí)就要產(chǎn)生一定的電壓降 5 電樞電阻的壓降 綜合以上因素得到的精確表達(dá)式為 2 U 1 1 max 2 max 1 1 100 d NaT d dK d I UrnU I U ICU AB I 式中表示當(dāng)控制角時(shí) 整流電壓平均值與變壓器次級(jí)相電壓有效值之比 0 2 d U A U 0 0 表示控制角為時(shí)和時(shí)整流電壓平均值之比 0 d d U B U 0 0 C 是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) 為變壓器的短路電壓百分比 100 千伏安以下的變壓器取 100 1000 千伏安的變 K U 5 K U 壓器取 510 K U 為電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù) 通常取 供電質(zhì)量較差 電壓波動(dòng)較大的情況應(yīng)取較小值 0 91 05 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 3 頁(yè) 表示電動(dòng)機(jī)電樞電路總電阻的標(biāo)么值 對(duì)容量為的電動(dòng)機(jī) 通常 N a N I R r U R 15 KW 0 040 08 a r 表示主電路中電流經(jīng)過幾個(gè)串聯(lián)晶閘管的管壓降 T nU 負(fù)載電流最大值 所以 表示允許過載倍數(shù) maxd I maxddN II maxd dN I I 對(duì)于本設(shè)計(jì) 為了保證電動(dòng)機(jī)負(fù)載能在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn) 計(jì)算所得應(yīng)有一定的裕量 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所 2 U 知 公式中的控制角應(yīng)取 300 為宜 其中 A B C 可以查表0 9 2 34A 3 coscos30 2 O B 0 5C 5 K U 5 1 中三相全控橋 表 1 1 變流變壓器的計(jì)算系數(shù) 整流電路 單相雙 半波 單相半控 橋 單相 全控橋 三相半 波 三相半控 橋 三相全控 橋 帶平衡電 抗器的雙反 星形 02 d AUU 0 90 90 91 172 342 341 17 0 dd BUU cos 1 cos 2 cos cos 1 cos 2 cos cos C0 7070 7070 7070 8660 50 50 5 22 Id KII 0 707110 5780 8160 8160 289 1 2 5 7 0 159 220 N a N I R r U 以下為計(jì)算過程和結(jié)果 1 3 max 2 max 1 1 100 d NaT d dK d I UrnU I U ICU AB I 220 10 159 1 5 1 2 1 138 5 30 5 5 2 34 0 91 5 2100 V 這里可以取 實(shí)際選取為標(biāo)準(zhǔn)變壓器時(shí)可以通過改變線圈匝數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 2 140UV 根據(jù)主電路的不同的接線方式 由表 1 1 查得即得出二次側(cè)電流的有效值 22 0 816 Id KII 從而求的 出變壓器二次側(cè)容量 而一次相電流有效值 22Id IKI 2222 Sm U I 1212 IIUU 所以一次側(cè)容量 一次相電壓有效值取決于電網(wǎng)電壓 所以變流變壓器的平均容量為 2222 Sm U I 1 U 為各種接線形式時(shí)變壓器次級(jí)電流有效值和負(fù)載電流平均值之比 12 1 2 SSS 2I K 對(duì)于本設(shè)計(jì)取 0 816 且忽略變壓器一二次側(cè)之間的能量損耗 故 2I K 1 4 22 1 5 0 816 56 12 IN IKIA 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 4 頁(yè) 根據(jù)整流變壓器的特性 即 取 3 所以 所以整流變壓器的容量為 11 1222 mU Im U I m 1 122 U IU I 1 5 1211 1222222 11 22 SSSmU Im U Im U I 1 6 11 1 3 1406 122 57SmU IKV A 設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量 可以取容量為整流變壓器 3KV A 1 2 2 整流元件晶閘管的選型整流元件晶閘管的選型 正確選擇晶閘管能夠使晶閘管裝置在保證可靠運(yùn)行的前提下降低成本 選擇晶閘管元件主要是選 擇它的額定電壓 和額定電流 TM U T AV I 首先確定晶閘管額定電壓 晶閘管額定電壓必須大于元件在電路中實(shí)際承受的最大電壓 TM U RM U 考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過電壓等因素 還要放寬 2 3 倍的安全系數(shù) 則計(jì)算公式 1 7 2 3 TMRM UU 對(duì)于本設(shè)計(jì)采用的是三相橋式整流電路 晶閘管按 1 至 6 的順序?qū)?在阻感負(fù)載中晶閘管承受 的最大電壓 22 62 45 RM UUU 故計(jì)算的晶閘管額定電壓為 1 8 2 23 6 23 2 45 1406861029 TM UUVV 取 800V 再確定晶閘管額定電流 額定電流有效值大于流過元件實(shí)際電流的最大有效值 一般取按 T AV I 此原則所得計(jì)算結(jié)果的 1 5 2 倍 1 9 max 1 5 57 5 dN IIA 1 10 max 1 34 33 VTd IIA 由此可求出晶閘管的額定電流 其公式為 1 11 1 5 2 4 14 5 52 1 57 VT T AV I IAA 可以取額定電流為5A 1 3 電抗器的設(shè)計(jì)電抗器的設(shè)計(jì) 在 V M 系統(tǒng)中 脈動(dòng)電流會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱 同時(shí)也產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩 對(duì)機(jī)械不利 此外 電 波波形的斷續(xù)給用平均值描述的系統(tǒng)帶來(lái)一種非線性的因素 也引起機(jī)械特性的非線性 影響系統(tǒng)的 運(yùn)行性能 因此 實(shí)際應(yīng)用中希望盡量避免發(fā)生電流斷續(xù) 為了避免或減輕電流脈動(dòng)的影響 需采用抑制電流脈動(dòng)的措施 主要有 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 5 頁(yè) 1 增加整流電路相數(shù) 或采用多重化技術(shù) 2 設(shè)置電感量足夠大的平波電抗器 平波電抗器的電感量一般按低速輕載時(shí)保證電流連續(xù)的條件來(lái)選擇 通常首選給定最小電流 以 A 為單位 再利用它計(jì)算所需的總電感量 以為單位 減去電樞電感 即得平波電 mind ImH 抗器應(yīng)有的電感值 對(duì)于三相橋式整流電路 總電感量的計(jì)算公式為 1 12 2 min 0 693 d U L I 一般取為電動(dòng)機(jī)額定電流的 本次取 mind I5 10 mind I7 N I 即 1 13 2 min 0 6930 693 140 227 2 0 075 d U LmH I 直流電動(dòng)機(jī)的電樞電感 單位為 L mH 1 14 3 10 2 DN a pwN K U LmH n n I 式中 計(jì)算系數(shù) 對(duì)于一般無(wú)補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī) 對(duì)于快速無(wú)補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī) D K812 D K 對(duì)于有補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī) 其余系數(shù)均為電動(dòng)機(jī)額定值 68 D K 極對(duì)數(shù) 取 2 p n p n 即 1 15 33 10220 101073 33 222 1500 5 DN a pwN K U LmH n n I 實(shí)際要接入的平波電抗器電感 K L 1 16 227 273 3153 9 Ka LLLmH 可取 154 K LmH 1 4 主電路保護(hù)電路設(shè)計(jì)主電路保護(hù)電路設(shè)計(jì) 電力半導(dǎo)體元件雖有許多突出的優(yōu)點(diǎn) 但承受過電流和過電壓的性能都比一般電氣設(shè)備脆弱的多 短時(shí)間的過電流和過電壓都會(huì)使元件損壞 從而導(dǎo)致變流裝置的故障 因此除了在選擇元件的容量外 還必須有完善的保護(hù)裝置 1 4 1 過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)過電壓保護(hù)設(shè)計(jì) 過電壓保護(hù)可分為交流側(cè)和直流側(cè)過電壓保護(hù) 前常采用的保護(hù)措施有阻容吸收裝置 硒堆吸收 裝置 金屬氧化物壓敏電阻 這里采用金屬氧化物壓敏電阻的過電壓保護(hù) 1 交流側(cè)過電壓保護(hù) 壓敏電阻采用由金屬氧化物 如氧化鋅 氧化鉍 燒結(jié)制成的非線性壓敏元件作為過電壓保護(hù) 其主要優(yōu)點(diǎn)在于 壓敏電阻具有正反向相同的陡峭的伏安特性 在正常工作時(shí)只有很微弱的電流 1mA 以下 通過元件 而一旦出現(xiàn)過電壓時(shí)電壓 壓敏電阻可通過高達(dá)數(shù)千安的放電電流 將電壓 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 6 頁(yè) 抑制在允許的范圍內(nèi) 并具有損耗低 體積小 對(duì)過電壓反映快等優(yōu)點(diǎn) 因此 是一種較好的過電壓 保護(hù)元件 本設(shè)計(jì)采用三相全控橋整流電路 變壓器的繞組為 Y 聯(lián)結(jié) 在變壓器交流側(cè) 采用 壓敏電阻的保護(hù)回路 如下圖 1 3 所示 圖 1 3 二次側(cè)過電壓壓敏電阻保護(hù) 1 壓敏電阻的額定電壓選擇可按下式 1mA U 1 17 12 1 33 2 mAl UU 式中 壓敏電阻的額定電壓 1mA U 變壓器二次側(cè)的線電壓有效值 對(duì)于星形接法的線電壓等于相電壓 2l U 22 3 l UU 1 18 1 1 33 23 140456 09 mA UV 2 計(jì)算壓敏電阻泄放電流初值 即三相變壓器時(shí) 1 19 02 2 3 RmZl IK I 式中 能量轉(zhuǎn)換系數(shù) Z K0 3 0 5 Z K 三相變壓器空載線電流有效值 02l I 0222 5 5 0 306 ll IIIA 1 20 02 22 0 40 3060 158 33 RmZl IKIA 3 計(jì)算壓敏電阻的最大電壓的公式為 Rm U 1 21 1 a RmRRm UK I 式中 壓敏元件特性系數(shù) R K 壓敏元件非線性系數(shù) a 一般 在 20 25 之間 在取時(shí) a 20a 1 1 4 RmA KU 1 22 11 20 1 4456 090 158582 25 a RmRRm UK IV 因此 壓敏電阻額定電壓取 585V 型壓敏電阻 2 直流側(cè)過電壓保護(hù) 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 7 頁(yè) 整流器直流側(cè)在快速開關(guān)斷開或橋臂快速熔斷等情況 也會(huì)在 A B 之間產(chǎn)生過電壓 可以用非 線性元?dú)饧种七^電壓 本設(shè)計(jì)壓敏電阻設(shè)計(jì)來(lái)解決過電壓時(shí) 擊穿后 正常工作時(shí)漏電流小 損耗 低 而泄放沖擊電流能力強(qiáng) 抑制過電壓能力強(qiáng) 除此之外 它對(duì)沖擊電壓反應(yīng)快 體積又比較小 故應(yīng)用廣泛 其電路圖如右圖 1 4 所示 壓敏電阻的額定電壓的選取可按下式計(jì)算 1mA U 壓敏電阻承受的額定電壓峰值 1 0 8 0 9 mA U 式中為壓敏電阻的額定電壓 為電網(wǎng)電壓升高系數(shù) 一般取 1 05 1 10 壓敏電阻承受的 1mA U 額定電壓峰值就是晶閘管控制角時(shí)輸出電壓 30 d U 1 23 2min 3 6cos2 34 140283 71 2 d UUV 對(duì)于本設(shè)計(jì) 1 24 1 1 05 283 71331 94 371 65 0 8 0 9 0 8 0 9 mAd UUVV 因此 壓敏電阻額定電壓取 350V 型壓敏電阻 3 晶閘管的過電壓保護(hù) 晶閘管對(duì)過電壓很敏感 當(dāng)正向電壓超過其斷態(tài)重復(fù)峰值值電壓一定值時(shí) 就會(huì)誤導(dǎo)通 引發(fā)電 路故障 當(dāng)外加的反向電壓超過其反向重復(fù)峰值電壓一定值時(shí) 晶閘管將會(huì)立即損壞 因此 DRM U 必須研究過電壓的產(chǎn)生原因及抑制過電壓的方法 過電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電壓功率或系統(tǒng)的 儲(chǔ)能發(fā)生了激烈的變化 使得系統(tǒng)來(lái)不及轉(zhuǎn)換 或者系統(tǒng)中原來(lái)積聚的電磁能量不能及時(shí)消散而造成 的 本設(shè)計(jì)采用如下圖 1 5 阻容吸收回路來(lái)抑制過電壓 通過經(jīng)驗(yàn)公式 3 24 10 T CI 1030R 2 1 2 Rm PCU 圖 1 5 阻容吸收回路 得 1 25 33 24 10 24 5 100 010 02 T CIF 圖 1 4 壓敏電阻保護(hù)電路 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 8 頁(yè) 1 26 2624 11 0 02 101401 96 10 22 Rm ECUJ 由于一個(gè)周期晶閘管充放電各一次 因此 1 27 44 22 1 96 103 92 10 R EJ 1 28 4 3 92 10 0 0196 0 02 E PW T 功率選擇留 5 6 倍裕量 1 29 5 6 5 6 0 01960 1 0 12PPWW 因此 電阻 R 選擇 阻值為 功率選擇 0 1W 的電阻 20 電容 C 選擇 容量為的電容 0 02 F 1 4 2 過電流保護(hù)設(shè)計(jì)過電流保護(hù)設(shè)計(jì) 過電流保護(hù)措施有下面幾種 可以根據(jù)需要選擇其中一種或數(shù)種 1 在交流進(jìn)線中串接電抗器或采用漏抗較大的變壓器 這些措施可以限制短路短路電流 2 在交流側(cè)設(shè)置電流檢測(cè)裝置 利用過電壓信號(hào)去控制觸發(fā)器 使脈沖快速后移或?qū)γ}沖進(jìn)行 封鎖 3 交流側(cè)經(jīng)電流互感器接入過電流繼電器或直流側(cè)接入過電流繼電器 可以在發(fā)生過電流時(shí)動(dòng) 作 斷開主電路 4 對(duì)于大容量和中等容量的設(shè)備以及經(jīng)常逆變的情況 可以用直流快速開關(guān)進(jìn)行過載或短路保 護(hù) 直流開關(guān)的應(yīng)根據(jù)下列條件選擇 快速開關(guān)的額定電流額定整流電流 2l d I N I 快速開關(guān)的額定電壓 額定整流電壓 Kld U N U 快速開關(guān)的分?jǐn)嗄芰χ绷鱾?cè)外部短路時(shí)穩(wěn)態(tài)短路電流平均電流平均值 快速開關(guān)的動(dòng) 2fdd I 20d I 作電流按電動(dòng)機(jī)最大過載電流整定 2g d I 2g dN IKI 式中 K 為電動(dòng)機(jī)最大過載倍數(shù) 一般不大于 2 7 為直流電動(dòng)機(jī)的額定電流 N I 5 快速熔斷器 它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè) 在直流側(cè)與元件直接串聯(lián) 在選擇時(shí)應(yīng)注意以下問題 快熔的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值 熔斷器的額定電流應(yīng)大于溶體的額定電流 溶體的額定電流可按下式計(jì)算 KN I1 57 TaKNT III 1 三相交流電路的一次側(cè)過電流保護(hù) 在本設(shè)計(jì)中 選用快速熔斷器與電流互感器配合進(jìn)行三相交流電路的一次側(cè)過電流保護(hù) 保護(hù)原 理圖 1 6 如下 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 9 頁(yè) 圖 1 6 一次側(cè)過電流保護(hù)電路 1 熔斷器額定電壓選擇 其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓 本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的線電壓為 380V 熔斷器額定電壓可選擇 400V 2 熔斷器額定電流選擇 其額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流 本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的電流 1 I 1 30 22 1 1 1406 12 2 25 380 U I IA U 熔斷器額定電流 1 31 1 1 61 62 253 6 FU IIA 因此 如圖 4 4 在三相交流電路變壓器的一次側(cè)的每一相上串上一個(gè)熔斷器 按本課題的設(shè)計(jì)要求 熔斷器的額定電壓可選 400V 額定電流選 3 6A 2 晶閘管過電流保護(hù) 晶閘管不僅有過電壓保護(hù) 還需要過電流保護(hù) 由于半導(dǎo)體 器件體積小 熱容量小 特別像晶閘管這類高電壓 大電流的 功率器件 結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制 否則將遭至徹底損壞 當(dāng)晶閘管中流過的大于額定值的電流時(shí) 熱量來(lái)不及散發(fā) 使 得結(jié)溫迅速升高 最終將導(dǎo)致結(jié)層被燒壞 晶閘管過電流保護(hù) 方法中最常用的是快速熔斷器 快速熔斷器由銀質(zhì)熔絲埋于石 英砂內(nèi) 熔斷時(shí)間極短 可以用來(lái)保護(hù)晶閘管 如上圖 1 7 快 速熔斷器保護(hù) 根據(jù)快速熔斷器的要求 熔斷器的額定電壓 1 32 2 2 452 45 140343 KNRM UUUV 因此 按本課題的設(shè)計(jì)要求 用于晶閘管過電流保護(hù)的快速熔斷器的額定電壓可選擇 350V 1 5 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 1 5 1 晶閘管的觸發(fā)電路設(shè)計(jì)晶閘管的觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)詠沖 保證晶閘管在學(xué)要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為異 圖 1 7 晶閘管過電流保 護(hù) 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 10 頁(yè) 通 晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制相位控制電路 觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié) 觸發(fā)脈 沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中 晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求 1 觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠異通 三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于 60 或采用相隔 60 的雙窄脈沖 2 觸發(fā)詠沖脈沖應(yīng)有足夠的幅度 對(duì)戶外寒冷場(chǎng)合 脈沖電流的幅度應(yīng)增人為器件最大觸發(fā) 電流 3 一 5 倍 脈沖前沿的陡度一也需增加 一般需達(dá) 1 2A us 3 所提供的觸發(fā)詠沖應(yīng)不超過晶閘管門極 的電壓 電流和功率定額 且在門極的伏安特性的 可靠觸發(fā)陣 域之內(nèi) 4 應(yīng)有良好的抗干擾性能 溫度穩(wěn)定性及 與主電路的電氣隔離 常用的晶閘管觸發(fā)電路如右圖 它由 V1 V2 構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器 TM 及附屬電路 構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部組成 當(dāng) V1 V2 導(dǎo)通時(shí) 通過脈沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出出 發(fā)脈沖 VD1 和 R3 是為了 V1 V2 由導(dǎo)通變?yōu)橹?截時(shí)脈沖變壓器 TM 釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)的 為 了獲得觸發(fā)脈沖波形中的強(qiáng)脈沖部分 還需適當(dāng)附 加其它的電路環(huán)節(jié) 晶閘管觸發(fā)電路類型很多 有分立式 集成式和數(shù)字式 分立式相控同步模擬電路相對(duì)來(lái)說(shuō)電路 比較復(fù)雜 數(shù)宇式觸發(fā)器可以在單片 機(jī)上來(lái)實(shí)現(xiàn) 需要通過編程來(lái)實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)不采用 由于集成 電路可靠性高 技術(shù)性能好 體積小 功耗低 調(diào)試方便 所以本設(shè)計(jì)采用的是集成觸發(fā)器 選擇目 前國(guó)內(nèi)常用的 KJ KC 系例 木設(shè)計(jì)采用 KJ004 集成塊和 KJ041 集成塊 對(duì)于三相全控整流或調(diào)壓電路 要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔 60 本設(shè)計(jì)采用三相同步絕 對(duì)式觸發(fā)方式 根據(jù)單相同步信號(hào)的上升沿和下降沿 形成兩個(gè)同步點(diǎn) 分別發(fā)出兩個(gè)相位互差 180 的觸發(fā)脈沖 然后由分屬三相的此種電路組成脈沖形成單元輸出 6 路脈沖 再經(jīng)補(bǔ)脈沖形成及 分配單元形成補(bǔ)脈沖并按順序輸出 6 路脈沖 本設(shè)計(jì)課題是三相全控橋整流電路中有六個(gè)晶閘管 觸 發(fā)順序依次為 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通 6 個(gè)觸發(fā)脈沖相位依 次相差 60 可以選用 3 個(gè) KJ004 集成塊和一個(gè) KJ041 集成塊 即可形成六路雙脈沖 再由六個(gè)晶 體管進(jìn)行脈沖放大 就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路如下圖 1 3腳為6路單脈沖輸入 15 10腳為6路雙脈沖輸出 至VT1至VT2 至VT3 至VT4至VT5至VT6 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 11 頁(yè) 1 5 2 脈沖變壓器的設(shè)計(jì)脈沖變壓器的設(shè)計(jì) 本方案的雙脈沖電路是采用性能價(jià)格比優(yōu) 越的 每個(gè)觸發(fā)單元的一個(gè)周期內(nèi)輸出兩個(gè)相 隔 60 的脈沖的電路 如右圖中兩個(gè)晶閘管構(gòu) 成一個(gè) 或 門 當(dāng) V5 V6 都導(dǎo)通時(shí) uc5 約為一 15V 使截止 沒有脈沖輸出 但只要 中有 V5 V6 中一個(gè)截止就使得變?yōu)檎妷?使得 V 7V8 導(dǎo)通就有脈沖輸出 所以只要用 適當(dāng)?shù)男盘?hào)來(lái)控制的 V5 或 V6 截止 前后問隔 60 就可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖了 其 中 VD4 和 R17 的作用 主要是防止雙窄脈沖 信號(hào)相互干擾 此觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)的接線方式為 以 VT1 器件的觸發(fā)單元而言 上圖電路中的 Y 端應(yīng)該接 VT2 器件觸發(fā)單元的 X 端 因?yàn)?VT2 器件的第一個(gè) 脈沖比 VT1 器件的第一個(gè)脈沖滯后 60 所以當(dāng) VT2 觸發(fā)單元的 V4 由截止變導(dǎo)通時(shí) 本身輸出一 個(gè)脈沖 同時(shí)使 VT1 器件觸發(fā)單元 V6 的管截止 給 VT1 器件補(bǔ)送一個(gè)脈沖 同理 VT1 器件觸發(fā) 單元的 x 端應(yīng)接 VT6 器件觸發(fā)單元的 Y 端口依次類推 可以確定六個(gè)器件相應(yīng)觸發(fā)單元電路的雙脈 沖環(huán)節(jié)間的相互接線 220V36V B TP 15V A VS 15V 15V 15VX Y 接封鎖信號(hào) R Q ust VD1VD2 C1R2 R4 TS V2R5 R8 R6 R7 R3 R9 R10 R11R12 R13 R14 R16 R15 R18 R17 RP1 uco up C2 C3 C3 C5 C6C7 R1 RP2 V1 I1c V3 V4 V6 V5 V7 V8 VD4 VD10VD5 VD6 VD7 VD9 VD8 VD15 VD11 VD14 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 12 頁(yè) 第第 2 章章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及動(dòng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及動(dòng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 2 1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用 可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器 分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流 即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋 二者之間實(shí)行嵌套 或稱串級(jí) 聯(lián)接 如圖 2 1 所示 圖中 把 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入 再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器 UPE 從閉 環(huán)結(jié)構(gòu)上看 電流環(huán)在里面 稱作內(nèi)環(huán) 轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊 稱作外環(huán) 這就形成了轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)調(diào) 速系統(tǒng) 圖 2 1 轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ASR 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR 電流調(diào)節(jié)器 TG 測(cè)速發(fā)電機(jī) TA 電流互感器 UPE 電力電子變換器 轉(zhuǎn)速給定電壓 轉(zhuǎn)速反饋電壓 n U n U 電流給定電壓 電流反饋電壓 i U i U 為了獲得良好的靜 動(dòng)態(tài)性能 轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用 PI 調(diào)節(jié)器 這樣構(gòu)成的雙閉 環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖如下圖 2 2 所示 圖中標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實(shí)際極性 它們是按照電力電子變換器的控制電壓為正電壓的情況標(biāo)出的 并考慮到運(yùn)算放大器的倒相作用 c U 圖中還標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出限幅電壓決定了電 im U 流給定電壓的最大值 電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓 cm U dm U 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 13 頁(yè) 圖2 2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 2 2 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 2 2 1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性 為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 如圖 2 3 所示 它可以很方 便地根據(jù)原理圖 見圖 2 2 畫出來(lái) 只要注意用帶限幅的輸出特性表示 PI 調(diào)節(jié)器就可以了 分析靜 特性的關(guān)鍵是掌握這樣的 PI 調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征 一般存在兩種狀況 飽和 輸出達(dá)到限幅值 不飽 和 輸出未達(dá)到限幅值 當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí) 輸出為恒值 輸入量的變化不再影響輸出 除非有反向的 輸入信號(hào)使調(diào)節(jié)器退出飽和 換句話說(shuō) 飽和的調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系 相當(dāng)于使該 調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán) 當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí) PI 的作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)總為零 U 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 電流反饋系 數(shù) Ks 1 Ce U nUc Id E nUd0 Un ASR U i R ACR Ui UP E 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 14 頁(yè) 2 3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 實(shí)際上 在正常運(yùn)行時(shí) 電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的 因此 對(duì)于靜特性來(lái)說(shuō) 只有調(diào)速 調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種狀況 1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和 穩(wěn)態(tài)時(shí) 他們的輸入偏差電壓都是零 因此 0 n U nn 2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 輸出達(dá)到限幅值 轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài) 轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生 im U 影響 雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差的點(diǎn)電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 穩(wěn)態(tài)時(shí) im ddm U II 2 2 2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 首先我們看一下轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 如下圖2 4所示 這就是我們 最終要設(shè)計(jì)成的圖形 此圖有濾波環(huán)節(jié) 包括電流濾波 轉(zhuǎn)速濾波和兩個(gè)給定信號(hào)的濾波環(huán)節(jié) 其中 電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) 轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) oi T on T 圖 2 4 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 由于電流檢測(cè)信號(hào)中常含有交流分量 為了不使它影響到調(diào)節(jié)器的輸入 需加低通濾波 這樣的濾波 環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)表示 以濾平電流檢測(cè)信號(hào) 然而 在抑制交流分量的同時(shí) 濾波 環(huán)節(jié)也延遲了反饋信號(hào)的作用 為了平衡這個(gè)遲延作用 在給定信號(hào)通道上加入一個(gè)同等時(shí)間常數(shù)的 慣性環(huán)節(jié) 稱作給定濾波環(huán)節(jié) 其意義是 讓給定信號(hào)和反饋信號(hào)經(jīng)過相同的延時(shí) 使二者在時(shí)間上 得到恰當(dāng)?shù)呐浜?從而帶來(lái)設(shè)計(jì)上的方便 由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含換向紋波 因此也需 要濾波 根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理 在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入濾波環(huán)節(jié) 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 15 頁(yè) 第第 3 章章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 3 1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 1 確定時(shí)間常數(shù) 1 整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) 有附表 5 1 知 三相橋式電路的平均失控時(shí)間 S T 0 0017 S Tms 2 電流濾波時(shí)間常數(shù) 三相橋式電路的每個(gè)波頭的時(shí)間是 為了基本濾平波頭 應(yīng) oi T3 3ms 有 因此取 12 oi T3 3ms20 002 oi mssT 3 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 按小時(shí)間常數(shù)近似處理 取 i T T T 0 0037s iSoi T 4 電磁時(shí)間常數(shù)的確定 由前述已求出電樞回路總電感 l T 3 1 2 1 min 0 693 140 277 2 7 5 l d U LKmH I 則電磁時(shí)間常數(shù) 3 2 277 2 0 0397 7 l l LmH Ts R 2 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差 可按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器 電流環(huán)控5 i 制對(duì)象是雙慣性型的 因此可用 PI 型調(diào)節(jié)器 其傳遞函數(shù)為 3 3 1 ii ACR s i Ks W s 式中 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) i K 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù) i 檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能 參照附表 5 2 的典型 I 型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能 0 0397s 10 73 0 0037s l i T T 各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的 因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù) 0 0397s il T 電流開環(huán)增益 要求7 時(shí) 取 5 i 0 5 Ii K T 因此 3 4 1 0 50 5 135 1 0 0037 I i Ks Ts 于是 ACR 的比例系數(shù)為 3 5 135 1 0 03977 0 578 50 1 3 Ii i s KR K K 式中 電流反饋系數(shù) 10 10 1 3 1 5 5 N VI 晶閘管專制放大系數(shù) 50 s K 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 16 頁(yè) 4 校驗(yàn)近似條件 電流環(huán)截止頻率 1 135 1 ciI Ks 1 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 3 6 1 11 196 1 33 0 0017 ci s s Ts 滿足近似條件 2 忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件 3 7 1 11 3314 76 1 040 0397 ci ml s T Tss 滿足近似條件 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 3 8 1 1111 180 78 330 00170 002 ci soi s TTss 滿足近似條件 5 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 由圖 3 1 按所用運(yùn)算放大器取 各電阻和電容值為 0 40Rk 取 3 9 0 0 5784023 12 ii RK Rkk 24k 取 3 10 6 3 0 0397 1 65 10 24 10 i i i CFF R 1 65 F 取 3 11 6 3 0 440 002 0 2 100 2 40 10 oi oi T CFFF R 0 2 F 按照上述參數(shù) 電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為7 滿足設(shè)計(jì)要求 4 3 5 i 3 2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 1 確定時(shí)間常數(shù) 圖 3 1 含濾波環(huán)節(jié)的 PI 型電流調(diào)節(jié)器 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 17 頁(yè) 1 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù) 1 由前述已知 則 I K0 5 Ii K T 3 12 1 220 00370 0074 i I Tss K 2 轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) 根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況 取 on T 0 01s on T 3 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) 按小時(shí)間常數(shù)近似處理 取 n T 3 13 1 0 00740 010 0174 non I TTsss K 2 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 按照設(shè)計(jì)要求 選用 PI 調(diào)節(jié)器 其傳遞函數(shù)式為 3 14 1 nn ASR n Ks Ws s 3 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 按跟隨和抗擾性能都較好的原則 先取 h 5 則 ASR 的超前時(shí)間常數(shù)為 3 15 h 5 0 0174s 0 087s nn T 則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 3 16 22 2222 16 396 4 22 50 0174 N n h Kss h T 可得 ASR 的比例系數(shù)為 1 60 13 0 137 1 04 168 87 22 5 0 006770 0174 em n n hC T K h R T 3 17 式中 電動(dòng)勢(shì)常數(shù) 22052 8 0 137 min 1500 NNa e N UI R CVr n 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) min 1010 0 0067 min 1500 Nr VV Vr n 4 檢驗(yàn)近似條件 轉(zhuǎn)速截止頻率為 3 18 11 1 396 40 08734 5 N cnNn K Kss 956 9 0174 0 58 0 0067 0 52 063 0 137 0 13 0 6 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 18 頁(yè) uF22 0F10175 2 10400 087 0 7 3 1 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為 3 19 11 11135 1 63 7 330 0037 I cn i K ss T 滿足簡(jiǎn)化條件 2 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為 3 20 11 11135 1 38 7 330 01 I cn on K ss T 滿足近似條件 5 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 根據(jù)圖 3 2 所示 取 則 0 40Rk 9 956 40 398 24 取 400 3 21 0 168 9406756 nn RK Rkk 6756k 6756k 6756k 取 0 22 3 22 0 02 F 3 0 440 01 1 40 10 on on T CFF R 取 1 F 3 23 6 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量 當(dāng) h 5 時(shí) 查附表 5 3 典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)得 不能滿足設(shè)計(jì)要求 37 6 n 實(shí)際上 由于附表 6 3 是按線性系統(tǒng)計(jì)算的 而突加階躍給定時(shí) ASR 飽和 不符合線性系統(tǒng)的前提 應(yīng)該按 ASR 退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量 計(jì)算超調(diào)量 設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí) 負(fù)載系數(shù) 已知 0 58 0Z 5 N IA 1500 min N nr 1 5 7R 7R 當(dāng)時(shí) 由附表 5 4 查得 0 137min e CVr 1 04 m Ts 0 0174 n Ts 5h 圖 3 2 含濾波環(huán)節(jié)的 PI 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 6 3 0 087 0 013 100 013 6756 10 n n n CFF R 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 19 頁(yè) 而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 max 81 2 b CC 3 24 maxmax 2 bNn n bbm CnCnT Z CnCnT 式中 電機(jī)中總電阻0 58 0 37 0 95 2 879 8 a RRR 7 R 調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 5 9 8 357 7 min 0 137 N N e I R nr C 為基準(zhǔn)值 對(duì)應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速 n1500 min N nr 根據(jù)式 3 24 計(jì)算得 6 7 8 3 25 357 70 0174 281 2 1 50 97 10 15001 04 n m nN T T n n z C C 2 b max 能滿足設(shè)計(jì)要求 結(jié)結(jié)論論 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 20 頁(yè) 通過本次對(duì)一個(gè) V M 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)使我對(duì)電力電子技術(shù)電力 拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí) 對(duì)所學(xué)內(nèi)容有了更深刻的印象 并且進(jìn)一 步認(rèn)識(shí)到工程設(shè)計(jì)時(shí)與實(shí)際相聯(lián)系的重要性 比如在計(jì)算元件參數(shù)時(shí)計(jì)算出來(lái)的值往往 與實(shí)際生產(chǎn)參數(shù)不符 這就需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)參數(shù)進(jìn)行取舍 另外 做設(shè)計(jì)時(shí)信息十 分重要 我運(yùn)用文件檢索工具查閱了大量的相關(guān)資料 這對(duì)設(shè)計(jì)大有益處 本次課程設(shè) 計(jì)為對(duì)我將來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作需要打下了扎實(shí)的基礎(chǔ) 本文是對(duì)雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 通過一個(gè)星期的努力對(duì)該電路有了較為 深入的研究 也進(jìn)一步熟悉了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 工作原理及各個(gè)器件的 作用和設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的主要工作是設(shè)計(jì)直流調(diào)速控制器的電路 設(shè)計(jì)的電路都是模擬電 路 詳細(xì)地介紹了器件的保護(hù) 電流調(diào)調(diào)節(jié)器 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)過程 當(dāng)然還有其它電 路的設(shè)計(jì) 最后得到整個(gè)調(diào)速控制的電路原理圖 課程設(shè)計(jì)期間 借用圖書館的書籍以及通過網(wǎng)絡(luò)上的搜索 查閱了許多關(guān)于本設(shè)計(jì) 的書籍和資料 學(xué)會(huì)了如何使用現(xiàn)有的圖書館資料 讓我真正的把在大學(xué)里學(xué)的課程運(yùn) 用到實(shí)踐的生活中 讓我也體會(huì)到理論的重要 在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下 并與有共同設(shè)計(jì) 內(nèi)容的同學(xué)交流 分析 整理和研究課題 先確立了設(shè)計(jì)基本思路 遇到問題及時(shí)與指 導(dǎo)老師溝通 在老師的指點(diǎn)和自己的努力 最后完成了整個(gè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中 通過查閱書 籍 在了解的情況下運(yùn)用公式按要求設(shè)計(jì) 一些簡(jiǎn)單的圖形用畫圖板和 Word 中的畫圖 工具畫出來(lái) 通過做課程設(shè)計(jì) 也有了不少的收獲進(jìn)一步了解和掌握了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其 控制電路的一些特性 比較全面的將所學(xué)的電力電子和電力拖動(dòng)方面的知識(shí)運(yùn)用于設(shè)計(jì) 當(dāng)中 對(duì)設(shè)計(jì)中一些參數(shù)的計(jì)算也比較清析得到 整個(gè)雙閉環(huán)直流調(diào)速電路分階段地完 成 從電力電子方面的設(shè)計(jì)到電力拖動(dòng)方面的設(shè)計(jì) 是一步一步的完成和組合 照搬理論會(huì)發(fā)現(xiàn)做出來(lái)的設(shè)計(jì)結(jié)果有點(diǎn)出入 因?yàn)槔碚撌遣豢紤]任何的外在原因 是在理想化的情況 而現(xiàn)實(shí)它則除了內(nèi)在不可改變的原因 還有不可避免的外在原因 外在原因可以改變但是智能改善 所以本設(shè)計(jì)在有限的條件下和本人有限的學(xué)識(shí) 做出 的設(shè)計(jì)還是存在著一些不足 本設(shè)計(jì)采用 PI 調(diào)節(jié)器 輸出的轉(zhuǎn)速存在這超調(diào)量比較大 而且快速性也相對(duì)受到影響 則今后可以采用 PID 調(diào)節(jié)器可以全面的提高系統(tǒng)的控制性 能 但是具體實(shí)現(xiàn)與調(diào)試要復(fù)雜 做的工做比現(xiàn)在就更多 設(shè)計(jì)研究是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程 要想讓它真正的使用到現(xiàn)實(shí)中 還需要不斷的改善 最后 謝謝老師的悉心輔導(dǎo)和教誨 黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第 21 頁(yè) 收獲和體會(huì)收獲和體會(huì) 通過做課程設(shè)計(jì) 我從中得了不少收獲 在理論上 懂得了課本理論知識(shí)的重要性 在實(shí)踐中 也學(xué)會(huì)了實(shí)踐如何運(yùn)用理論 理論聯(lián)系實(shí)踐 在做課程設(shè)計(jì)的過程中遇到了 很多問題 也克服了很多困難 希望自己能盡自己的力量做好每一件事 相信通過這次 的設(shè)計(jì)將在以后的學(xué)習(xí)和工作中給我不少的啟發(fā) 我也會(huì)在今后更多的時(shí)間里學(xué)習(xí)各種 新知識(shí) 不斷地?cái)U(kuò)充自己 在這幾個(gè)星期的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中 我得到了不少人的幫助和關(guān)懷 首先感謝我的指導(dǎo)老 師李國(guó)柱老師 在