畢業(yè)--10kw直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)匯編（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

畢業(yè)--10kw直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)匯編（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）10kW直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者姓名：專業(yè)名稱：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：摘要直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起制動(dòng)性能，易于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在需要高性能可控電力拖動(dòng)的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來(lái)看，它又是交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來(lái)看，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)，位置隨動(dòng)系統(tǒng)，張力控制系統(tǒng)，多電動(dòng)機(jī)同步控制系統(tǒng)等多種類型，而各種系統(tǒng)往往都是通過(guò)控制轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而調(diào)速系統(tǒng)是最基本的拖動(dòng)控制系統(tǒng)。本文重點(diǎn)研究了用電力電子所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)220V，10KW，1000r/min的直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速控制技術(shù)。詳細(xì)介紹了直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速硬件電路部分，詳細(xì)的闡述了控制系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)、工作原理、電子元器件規(guī)格，型號(hào)的選取、系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計(jì)、硬件抗干擾設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞 ：直流電動(dòng)機(jī)電力電子雙閉環(huán)調(diào)速

AbstractDCmotorwithbrakingfromagoodperformance,abroadrangeofeasytosmoothspeedcontrol,whichrequirehighperformanceinthefieldofcontrolledelectricdrivehasbeenawiderangeofapplications.DCDragcontrolsystemintheoryandpracticemoremature,andtheclosed-loopfeedbackcontrolfromthepointofview,itisdraggingtheexchangecontrolsystem,therefore,shouldfirstmastertheDCsystem.Controlofproductionmachineryfromthephysicaldemands,theelectricdrivespeedcontrolsystemofautomaticcontrolsystems,positionservosystem,tensioncontrolsystem,multi-motorsynchronouscontrolsystemandsomanytypes,andareoftenavarietyofsystemsbycontrollingthespeedtoachieve,sospeedcontrolsystemisthemostbasicdragcontrolsystem.Thisarticlefocusesontheuseofpowerelectroniclearning,theachievementofa220V,10KW,1000r/minirreversibilityoftheDCmotorspeedcontroltechnology.DetailsofirreversibleDCmotorspeedcontrolcircuitofthedetailedcircuitofthecontrolsystemhardwarestructure,workingprinciple,thespecificationsofelectroniccomponents,modelselection,thedesignofsystemprotection,anti-hardwaredesign.DCMotorInthispaper,structure,workingprinciple,thebasicequation,mechanicalcharacteristicsandspeedcontrolmethods,donotconstitutereversiblespeedcontrolsystemandcontrolsystemsoftwaredesignpartdoneabriefintroductionKeywords:DCMotor,SpeedControl,PowerElectronics

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IAbstract II目錄 III緒論 11系統(tǒng)方案的選擇 21.1直流電動(dòng)機(jī)概述 21.2整流電路簡(jiǎn)介 21.3電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇 31.4觸發(fā)電路的選擇 31.5反饋方式的選擇 42主電路計(jì)算 62.1整流變壓器計(jì)算 72.2晶閘管元件的選擇 82.3晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計(jì)算 82.4電抗器的參數(shù)計(jì)算 102.5勵(lì)磁電路元件的選擇 103觸發(fā)電路的選擇 124反饋電路參數(shù)選擇與計(jì)算 154.1測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇 154.2電流截止反饋環(huán)節(jié)的選擇 164.3調(diào)速靜態(tài)精度的計(jì)算 164.4給定環(huán)節(jié)的選擇 184.5控制電路的直流電源 195調(diào)試及電路參數(shù)修改 205.1接線和布線檢查 215.2相序檢查 215.3檢查同步電壓與主電壓的相位關(guān)系 215.4放大器的檢查 225.5觸發(fā)電路的調(diào)整 225.6電阻性負(fù)載調(diào)試 225.7電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)試 23結(jié)論 25致謝 26參考文獻(xiàn) 27附件電氣原理總圖 28緒論近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步，單片微型機(jī)的高速發(fā)展。外圍電路元件專用集成器件的不斷出現(xiàn)，使得直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)有了顯著進(jìn)步。直流電機(jī)的控制與調(diào)速技術(shù)的發(fā)展是與控制器件的發(fā)展緊密相連的。數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，將計(jì)算機(jī)與直流電機(jī)的控制系統(tǒng)相結(jié)合，使得直流電機(jī)被廣泛的應(yīng)用在各種領(lǐng)域。電機(jī)是進(jìn)行電能與機(jī)械能交換的機(jī)器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸和國(guó)防上廣泛應(yīng)用它來(lái)拖動(dòng)工作機(jī)械。較先進(jìn)的工作機(jī)械和生產(chǎn)工藝普通要求對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)行自動(dòng)控制，直流電機(jī)一直以來(lái)，以其調(diào)速性能為：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能獲得寬范圍的調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用在要求調(diào)速指標(biāo)高的各種機(jī)械上。正是基于對(duì)小功率直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性的認(rèn)識(shí)，本設(shè)計(jì)即運(yùn)用小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起制動(dòng)性能,能大范圍內(nèi)平滑調(diào)速,因而在可控的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。直流調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)已具有較完整的理論和較成熟的實(shí)踐。這種調(diào)速方式正是適應(yīng)了自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)向微型化、集成化和電機(jī)控制裝置一體化的發(fā)展方向，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。論文概括：⑴調(diào)速系統(tǒng)方案選擇⑵主電路選擇與計(jì)算⑶控制電路選擇與計(jì)算⑷調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)精度計(jì)算⑸繪制電氣系統(tǒng)原理圖及部件圖⑹調(diào)試、修改電氣參數(shù)

1系統(tǒng)方案的選擇1.1直流電動(dòng)機(jī)概述直流電動(dòng)機(jī)是由直流電源供電，將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械完成生產(chǎn)任務(wù)。它有良好的啟動(dòng)性能和調(diào)速特性，因此在啟動(dòng)、調(diào)速性能要求高的場(chǎng)合，如電車(chē)、軋鋼機(jī)等．常常選用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。按勵(lì)磁方式可分為自勵(lì)、他勵(lì)和永磁三類。其特點(diǎn)是:(一)調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)可以在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。(二)起動(dòng)力矩大。可以均勻而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負(fù)載下起動(dòng)或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)械，例如大型可逆軋鋼機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電力機(jī)車(chē)、電車(chē)等，都用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。1.2整流電路簡(jiǎn)介整流電路把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離（可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響）。整流電路按其組成器件可分為不控整流電路、半控整流電路和全控整流電路。后兩種電路按其控制方式又可分為相控整流電路和斬波整流電路。相控整流電路由于采用電網(wǎng)換相方式，不需要專門(mén)的換相電路，因而電路簡(jiǎn)單、工作可靠，得到廣泛應(yīng)用。但相控整流電路在控制用α較大時(shí)，功率因數(shù)較低，網(wǎng)側(cè)電流諧波含量較大。因而在大功率調(diào)速傳動(dòng)中，低速運(yùn)行時(shí)，采用斬控整流電路可解決功率因數(shù)變壞的問(wèn)題。單相可控整流電路的交流側(cè)接單相電源，當(dāng)整流負(fù)載容量較大，或者要求直流電壓脈動(dòng)較小時(shí)，應(yīng)采用三相整流電路。1.3電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇由于電機(jī)的容量較大,又要求電流的脈動(dòng)小，故選用三相全控橋式整流電路供電方案.。電動(dòng)機(jī)額定電壓為220V，為保證供電質(zhì)量，應(yīng)采用三相減壓變壓器將電源電壓降低。為避免三次諧波電流對(duì)電源的干擾，主電壓器采用D/Y聯(lián)結(jié)。因調(diào)速精度要求較高，故選用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。采用電流截止負(fù)反饋進(jìn)行限流保護(hù)，出現(xiàn)故障電流時(shí)由過(guò)流繼電器切斷主電路電源。為使線路簡(jiǎn)單，工作可靠，裝置體積小，宜選用KJ004組成的六脈沖集成觸發(fā)電路。該系統(tǒng)采用減壓調(diào)速方案，故勵(lì)磁應(yīng)保持恒定。勵(lì)磁繞組采用三相不控橋式整流電路供電，電源可從主變壓器二次側(cè)引入。為保證先加勵(lì)磁后加電樞電壓，主接觸器點(diǎn)應(yīng)在勵(lì)磁繞組通電后方可閉合，同時(shí)設(shè)有弱磁保護(hù)環(huán)節(jié)。1.4觸發(fā)電路的選擇晶閘管觸發(fā)電路的形式很多，常用的有阻容移相橋觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體三極管觸發(fā)電路、利用小晶閘管觸發(fā)大晶閘管的觸發(fā)電路，等等。單結(jié)晶體管又叫雙基極二極管，是由一個(gè)PN結(jié)和三個(gè)電極構(gòu)成的半導(dǎo)體器件。單結(jié)晶體管組成的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路在今天大家制作的調(diào)壓器中已經(jīng)具體應(yīng)用了。為了實(shí)現(xiàn)整流電路輸出電壓“可控”，必須使晶閘管承受正向電壓的每半個(gè)周期內(nèi)，觸發(fā)電路發(fā)出第一個(gè)觸發(fā)脈沖的時(shí)刻都相同，這種相互配合的工作方式，稱為觸發(fā)脈沖與電源同步。本設(shè)計(jì)所選用的直流電動(dòng)機(jī)容量較小，通過(guò)晶閘管的電流不會(huì)超過(guò)50A，故可采用電路簡(jiǎn)單，成本低的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，且要同時(shí)觸發(fā)兩只陰極不接在一起的晶閘管，可采用由晶體管代替可變電阻的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，用具有兩個(gè)二次繞組的脈沖變壓器輸出的脈沖。1.5反饋方式的選擇晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)指標(biāo)是指系統(tǒng)的調(diào)速范圍D和靜差率S。由于各類生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求不同，對(duì)系統(tǒng)提出的靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)也往往有所不同。其中：調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍D和靜差率S及靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落是相互關(guān)聯(lián)的。對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，D、S是提出的靜態(tài)指標(biāo)要求，系統(tǒng)方案必須予以滿足。晶閘管調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)是指系統(tǒng)在穩(wěn)定的前提下對(duì)階躍給定信號(hào)的跟隨性能指標(biāo)和在擾動(dòng)信號(hào)作用下的抗擾性能指標(biāo)。在調(diào)速系統(tǒng)中負(fù)載擾動(dòng)和電網(wǎng)電壓擾動(dòng)是最常見(jiàn)的擾動(dòng)量，其中以負(fù)載擾動(dòng)為主。次要擾動(dòng)以負(fù)反饋閉環(huán)加以抑制。轉(zhuǎn)速降⊿n和靜差率S只能反映系統(tǒng)空載和滿載兩種穩(wěn)態(tài)下的差別，并不能反映負(fù)載變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響，只有用系統(tǒng)的抗擾性能才能反映負(fù)載變化（即擾動(dòng)）對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程品質(zhì)的影響。直流電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)時(shí)，如果沒(méi)有采取專門(mén)的限流措施，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這不僅對(duì)電動(dòng)機(jī)換向不利，對(duì)于過(guò)載能力低的晶閘管等電力電子器件來(lái)說(shuō)，更是不允許的。為了解決反饋控制單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過(guò)大的問(wèn)題，系統(tǒng)中必須設(shè)有自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制的基本概念，要維持某個(gè)物理量基本不變，只要引入該物理的負(fù)反饋就可以了。所以，引入電流負(fù)反饋能夠保持電流不變，使它不超過(guò)允許值。但是，電流負(fù)反饋的引入會(huì)使系統(tǒng)的靜特性變得很軟，不能滿足一般調(diào)速系統(tǒng)的要求，電流負(fù)反饋的限流作用只應(yīng)在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)存在，在正常運(yùn)行時(shí)必須去掉，使電流能自由地隨著負(fù)載增減。這種當(dāng)電流大到一定程度時(shí)才起作用的電流負(fù)反饋叫做電流截止負(fù)反饋。電壓負(fù)反饋用來(lái)控制電壓的變化,一般實(shí)際用于穩(wěn)壓作用。當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí),用來(lái)減小電壓,反之,輸入電壓減小時(shí),用來(lái)增益電壓.。負(fù)載要求D＝10，S≤5％，則系統(tǒng)應(yīng)滿足的轉(zhuǎn)速降(1-1)電動(dòng)系數(shù)(1-2)(1-3)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于調(diào)速指標(biāo)要求的5.26r/min,必須再加上電流正反饋來(lái)補(bǔ)償它，故最后確定采用電壓負(fù)反饋及電流正反饋的調(diào)速方案。為了能實(shí)現(xiàn)高速啟動(dòng)，還必須加上電流截止環(huán)節(jié)。直流調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖1.1所示。圖1.1直流調(diào)速系統(tǒng)框圖

2主電路計(jì)算主電路采用的是三相全控橋式整流電路，如圖2.1所示。圖2.1晶閘管整流電路2.1整流變壓器計(jì)算的計(jì)算查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：(2-1)查得A＝2.34，?。?.9，角考慮10的裕量，則。(2-2)故取電壓比(2-3)一次側(cè)和二次側(cè)相電流I1和I2的計(jì)算查得,所以變壓器的容量計(jì)算由設(shè)計(jì)手冊(cè)可得(2-4)考慮勵(lì)磁功率，取。2.2晶閘管元件的選擇（1）晶閘管的額定電壓由設(shè)計(jì)手冊(cè)得(2-5)?。?）晶閘管的額定電流查得，K＝0.367，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)式有(2-6)取。故選用型號(hào)為KP50-7晶閘管元件。2.3晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計(jì)算交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)阻容保護(hù)由設(shè)計(jì)手冊(cè)式可得(2-7)耐壓故選用CZJD-2型金屬化紙介電容器，電容量20uF，耐壓250V。，取2.2Ω。(2-8)因此，可選2.2Ω、5W的金屬膜電阻。壓敏電阻的選擇(RV1)由設(shè)計(jì)手冊(cè)得(2-9)通過(guò)查詢相關(guān)產(chǎn)品參數(shù)目錄，取電壓為220V，通流量為5kA,由此選用的壓敏電阻作交流側(cè)浪涌過(guò)電壓保護(hù)。直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)故選用MY－430/3壓敏電阻作為直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)。晶閘管兩端的過(guò)電壓保護(hù)表2.1晶閘管過(guò)電壓保護(hù)表元件容量（A）1020501002005001000C（）0.10.150.20.250.51.002.00R（）2~100查得：。電容耐壓選CZJD-2型金屬化紙介電容，電容量0.22uF，耐壓400V。(2-10)取,1W金屬膜電阻。過(guò)電流保護(hù)本系統(tǒng)除采用電流截止反饋環(huán)節(jié)做限流保護(hù)外，還設(shè)有與元件串聯(lián)得快速熔斷器作過(guò)載和短路保護(hù)，用過(guò)流繼電器切斷故障電流?？焖偃蹟嗥鞯倪x擇通過(guò)晶閘管電流有效值為,故選用RLS-50的熔斷器，容體電流為50A。過(guò)電流繼電器的選擇根據(jù)負(fù)載電流為55A，可選用吸引線圈電流為100A的JL14-11ZS型手動(dòng)復(fù)位直流過(guò)電流繼電器，整定電流可取1.2555A=70A。2.4電抗器的參數(shù)計(jì)算使電流連續(xù)的臨界電感值查表得取,則(2-11)限制電流脈動(dòng)的電感量按(2-10)并查表得取，則變壓器漏電感量LT按(2-10)并查表得取，則（4）實(shí)際串入電抗器電感量Ld已知電動(dòng)機(jī)電感量為L(zhǎng)D＝7mH，則(2-12)2.5勵(lì)磁電路元件的選擇整流二極管耐壓值與主電路晶閘管相同，故取700V，額定電流取a＝0查得K＝0.367，則(2-13)可選用ZP型3A、700V二極管。

3觸發(fā)電路的選擇普通晶閘管是半控型電力電子器件。為了使晶閘管由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)入導(dǎo)通狀態(tài)，晶閘管在承受正向陽(yáng)極電壓的同時(shí)，還需要在門(mén)極加上適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓。控制晶閘管導(dǎo)通的電路稱為觸發(fā)電路。觸發(fā)電路常以所組成的主要元件名稱進(jìn)行分類，包括簡(jiǎn)單觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體管觸發(fā)電路、集成電路觸發(fā)器和計(jì)算機(jī)控制數(shù)字觸發(fā)電路等?？刂艷TR、GTO、功率MOSFET、IGBT等全控型器件的通斷則需要設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路?；鶚O（門(mén)極、柵極）驅(qū)動(dòng)電路是電力電子主電路和控制電路之間的接口。采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路，可使電力電子器件工作在較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減少開(kāi)關(guān)損耗。另外，許多保護(hù)環(huán)節(jié)也設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路或通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。觸發(fā)電路與驅(qū)動(dòng)電路是電力電子裝置的重要組成部分。為了充分發(fā)揮電力電子器件的潛力、保證裝置的正常運(yùn)行，必須正確設(shè)計(jì)與選擇觸發(fā)電路與驅(qū)動(dòng)電路。晶閘管的觸發(fā)信號(hào)可以用交流正半周的一部分，也可用直流，還可用短暫的正脈沖。為了減少門(mén)極損耗，確保觸發(fā)時(shí)刻的準(zhǔn)確性，觸發(fā)信號(hào)常采用脈沖形式。晶閘管對(duì)觸發(fā)電路的基本要求有如下幾條：（1）觸發(fā)信號(hào)要有足夠的功率為使晶閘管可靠觸發(fā)，觸發(fā)電路提供的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流必須大于晶閘管產(chǎn)品參數(shù)提供的門(mén)極觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流值，即必須保證具有足夠的觸發(fā)功率。例如，KP50要求觸發(fā)電壓不小于3.5V，觸發(fā)電流不小于100mA；KP200要求觸發(fā)電壓不小于4V，觸發(fā)電流不小于200mA。但觸發(fā)信號(hào)不許超過(guò)規(guī)定的門(mén)極最大允許峰值電壓與峰值電流，以防損壞晶閘管的門(mén)極。在觸發(fā)信號(hào)為脈沖形式時(shí)，只要觸發(fā)功率不超過(guò)規(guī)定值，允許觸發(fā)電壓或觸發(fā)電流的幅值在短時(shí)間內(nèi)大大超過(guò)銘牌規(guī)定值。（2）觸發(fā)脈沖必須與主回路電源電壓保持同步為了保證電路的品質(zhì)及可靠性，要求晶閘管在每個(gè)周期都在相同的相位上觸發(fā)。因此，晶閘管的觸發(fā)電壓必須與其主回路的電源電壓保持固定的相位關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)同步。實(shí)現(xiàn)同步的辦法通常是選擇觸發(fā)電路的同步電壓，使其與晶閘管主電壓之間滿足一定的相位關(guān)系。（3）觸發(fā)脈沖要有一定的寬度，前沿要陡為使被觸發(fā)的晶閘管能保持住導(dǎo)通狀態(tài)，晶閘管的陽(yáng)極電流在觸發(fā)脈沖消失前必須達(dá)到擎住電流，因此，要求觸發(fā)脈沖應(yīng)具有一定的寬度，不能過(guò)窄。特別是當(dāng)負(fù)載為電感性負(fù)載時(shí)，因其中電流不能突變，更需要較寬的觸發(fā)脈沖，才可使元件可靠導(dǎo)通。例如，單相整流電路，電阻性負(fù)載時(shí)脈沖寬度應(yīng)大于10us，電感性負(fù)載時(shí)則因大于100us；三相全控橋中，采用單脈沖觸發(fā)時(shí)脈寬應(yīng)大于60°（通常取90°），而采用雙脈沖觸發(fā)時(shí)，脈寬為10°左右即可。此外，很多晶閘管電路還要求觸發(fā)脈沖具有陡的前沿，以實(shí)現(xiàn)精確的觸發(fā)導(dǎo)通控制。（4）觸發(fā)脈沖的移相范圍應(yīng)能滿足主電路的要求觸發(fā)脈沖的移相范圍與主電路的型式、負(fù)載性質(zhì)及變流裝置的用途有關(guān)。例如，單相全控橋電阻負(fù)載要求觸發(fā)脈沖移相范圍為180°，而電感性負(fù)載（不接續(xù)流管時(shí)）要求移相范圍為90°。三相半波整流電路電阻負(fù)載時(shí)要求移相范圍為150°，而三相全控橋式整流電路電阻負(fù)載時(shí)要求移相范圍為120°。選用集成六脈沖觸發(fā)器實(shí)用電路，如圖4所示。為了實(shí)現(xiàn)弱磁保護(hù)，在磁場(chǎng)回路中串入欠電壓繼電器KA1，動(dòng)作電流通過(guò)RP1調(diào)整。已知?jiǎng)?lì)磁電流1.6A，可選用吸引線圈電流為2.5A的JL14-11ZQ直流欠電壓繼電器。KP50晶閘管的觸發(fā)電流為8～150mA，觸發(fā)電壓為UG3.5V，在觸發(fā)電路電源電壓為15V時(shí)，脈沖變壓器匝數(shù)比2：1，ug可獲得約6V的電壓，脈沖變壓器一次電流只要大于75A，即可滿足晶閘管要求，這里選用的3DG12B作為脈沖功率放大管，其極限參數(shù),完全能滿足要求。該電路需要設(shè)計(jì)一個(gè)三相同步變壓器，考慮各種不便因素，用三個(gè)單相變壓器結(jié)成三相變壓器組代替，并結(jié)成DY0,確定單相變壓器的參數(shù)為：容量3VA，電壓為380V/30V,三臺(tái)。同步變壓器的聯(lián)接如圖3所示。圖3.1同步變壓器的聯(lián)接組

4反饋電路參數(shù)選擇與計(jì)算雙閉環(huán)（轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)）直流調(diào)速系統(tǒng)是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛，經(jīng)濟(jì)，適用的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對(duì)于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動(dòng)作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是由電流和轉(zhuǎn)速兩個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，可獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。轉(zhuǎn)速與電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)如圖4.1所示。圖4.1轉(zhuǎn)速和電流截止反饋環(huán)節(jié)4.1測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇由電機(jī)產(chǎn)品樣本查得，選用55CY61型永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī)。其參數(shù)為：ETG＝110V，nTG＝2000r/min，負(fù)載電阻RTG是2KΩ,2W的電位器，測(cè)速發(fā)電機(jī)與主電機(jī)同軸聯(lián)結(jié)。由于主電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為nN＝1000r/min，因此測(cè)速發(fā)電機(jī)發(fā)出的最高電壓為55V，若給定電源取15V，則只要適當(dāng)取反饋系數(shù)a，即可滿足系統(tǒng)要求。4.2電流截止反饋環(huán)節(jié)的選擇為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)(包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng))。對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對(duì)調(diào)速指標(biāo)較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋，電流反饋，電壓反饋等。在電流單閉環(huán)中，將反映電流變化的電流互感器輸出電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)加到“電流調(diào)節(jié)器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較，經(jīng)放大后，得到移相控制電壓UCt，控制整流橋的“觸發(fā)電路”，改變“三相全控整流”的電壓輸出，從而構(gòu)成了電流負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速也由電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅所決定。同樣，電流調(diào)節(jié)器若采用P（比例）調(diào)節(jié)，對(duì)階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差，要消除該誤差將調(diào)節(jié)器換成PI(比例積分)調(diào)節(jié)。當(dāng)“給定”恒定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)電樞電流變化起到了抑制作用，當(dāng)電機(jī)負(fù)載或電源電壓波動(dòng)時(shí)，電機(jī)的電樞電流能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。選用LEM模塊LA100-NP電流傳感器作為電流檢測(cè)元件，其參數(shù)為：額定電流100A，匝數(shù)比為1/1000，額定輸出電流為100mA，測(cè)量電阻RM＝30～50Ω，取RM為47Ω、1W的繞線電位器。負(fù)載電流為1.2IN時(shí)，讓電流截止反饋環(huán)節(jié)起作用，此時(shí)LA的輸出電流為1.2IN/1000＝（1.255/1000）mA＝66mA，輸出電壓為3.1V，考慮一定的調(diào)節(jié)裕量，選2CW9穩(wěn)壓管作為比較電壓，UVC＝2V。4.3調(diào)速靜態(tài)精度的計(jì)算電動(dòng)機(jī)和測(cè)速發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)：(4-1)測(cè)速發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)：(4-2)整流裝置的內(nèi)阻Ri按設(shè)計(jì)手冊(cè)式，K取1.2，則(4-3)要求調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)速降(4-4)要求閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)K根據(jù)手冊(cè)式得(4-5)觸發(fā)器與整流裝置得放大倍數(shù)的估算在觸發(fā)器選用電源情況下，鋸齒波同步電壓最大值應(yīng)小于15V，這里按最大移相電壓為15V計(jì)算。按設(shè)計(jì)手冊(cè)式，則有(4-6)計(jì)算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)由于取15V，約12V左右，而，故。所以轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)計(jì)算放大器的放大倍數(shù)由于，故(4-7)因?yàn)镵P較大，故選用放大倍數(shù)可調(diào)的放大器，如圖4.2所示。圖4.2放大倍數(shù)可調(diào)的放大器由于點(diǎn)是虛地，故(4-8)式中分壓電阻的分壓系數(shù)。所以為了避免放大器開(kāi)環(huán)，不能調(diào)到零，可在電位器接地端串一個(gè)不可調(diào)的小電阻。若該電路電位器取4.7、1W，固定小電阻取470、0.25W，則，故最多能把放大倍數(shù)從提高到11倍。采用F007運(yùn)算放大器，其輸入電阻,為了不影響，應(yīng)使。,,取，實(shí)取330。均取0.25W。4.4給定環(huán)節(jié)的選擇由于放大器輸入電壓和輸出電壓極性相反，而觸發(fā)器的移相控制電壓Uc又是正電壓，故給定電壓就得取負(fù)電壓，而反饋電壓均取正電壓。為此給定電壓和觸發(fā)器共用一個(gè)-15V電源，用一個(gè)2.2KΩ、1W的電位器引出給定電壓。4.5控制電路的直流電源這里直接選用CM7815和CM7915三端集成穩(wěn)壓器作為控制電路的直流電源。表4.1直流穩(wěn)壓電源元件7VD1VD2二極管2CP1226C5C6電容0.33uF257915三端集成穩(wěn)壓器-15V,1.5A147815三端集成穩(wěn)壓器+15V,1.5A13C3C4電容0.1uF22C1C2電解電容2200Uf.63V21B1B2橋堆2A,100V2序號(hào)代號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量圖4.3直流穩(wěn)壓電源原理圖

5調(diào)試及電路參數(shù)修改為使電路工作可靠，總電源由自動(dòng)開(kāi)關(guān)引入，由于變壓器一次電流為，故選DZ5-50型三極自動(dòng)斷路器，脫扣器的額定電流為30A的三極自動(dòng)斷路器即可滿足要求。用交流接觸器控制主電路的通斷，由于，故選CJ10-60、線圈電壓為220V的交流接觸器。選用吸引線圈電流為60A的JL14-11ZS型直流過(guò)電流繼電器作為過(guò)電流保護(hù)，吸引電流可在7/10至3倍范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在勵(lì)磁回路中，串聯(lián)吸引線圈電流為2.5A的JL14-11ZQ直流欠電流繼電器，吸引電流可在3/10至65/100范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，釋放電流在1/10至2/10范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。設(shè)置電源指示燈，選用XDX2型紅色指示燈；選用AL18-22Y型按鈕，啟動(dòng)按鈕用綠色，并帶有工作指示燈，停止按鈕用紅色。整流裝置應(yīng)有電流和轉(zhuǎn)速指示，因輸出額定電流為55A，并考慮快速啟動(dòng)，故選100A、59C-5A型直流電表。轉(zhuǎn)速可通過(guò)測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓獲得，額定轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出電壓為20V，故選30V、59C5-V型直流電壓表改裝的轉(zhuǎn)速表，滿量程為1500r/min。由于電動(dòng)機(jī)容量大，所用元器件體積較大，故考慮用柜式結(jié)構(gòu)，主變壓器、電抗器放在下層，磁場(chǎng)變阻器放在安全、易調(diào)節(jié)的位置。主電路放在中間，控制電路放在上層。電流表、轉(zhuǎn)速表、電源指示、啟動(dòng)、停止按鈕，給定電位器均放在柜子上面（如圖6所示），便于觀察、操作方便。內(nèi)部各單元布置，根據(jù)電器元部件的大小及方便維修、調(diào)試確定。圖5.1面板布置圖5.1接線和布線檢查逐個(gè)檢查焊點(diǎn)質(zhì)量，看是否有漏焊、錯(cuò)焊、虛焊的地方；查看晶閘管、二極管和電解電容等元件的規(guī)格，脈沖變壓器的引線是否正確；熔絲是否完好，插接件是否接牢固；查看布線是否合理。5.2相序檢查對(duì)于三相系統(tǒng)，相位關(guān)系要求十分嚴(yán)格，在調(diào)試前必須對(duì)電源的相序進(jìn)行檢查。這里介紹雙蹤示波法檢查，首先指定一根電源線為U相，用YU探針測(cè)量其波形，再用YV探針測(cè)量另兩相，比U相落后120o者為V相，超前120o者為W相。5.3檢查同步電壓與主電壓的相位關(guān)系根據(jù)KJ004工作原理可知，在同步電壓的正負(fù)半周都能形成鋸齒波。對(duì)于電感負(fù)載，脈沖移相范圍為0°~90°,而三相橋角計(jì)算起點(diǎn)為相電壓交點(diǎn)，以1#晶閘管為例，即U相電壓過(guò)零點(diǎn)后移30°,故1#晶閘管移相范圍對(duì)應(yīng)U相電壓30°~120°。因此，只要同步電壓與U相電壓同相，就可滿足1#晶閘管移相范圍的要求。即用同步電壓與觸發(fā)電路端相接，與，與相接即可主變壓器和同步變壓器接法相同時(shí)，與、與、與同相位。為此，可用雙波示波器檢查主變壓器和同步變壓器電壓之間的相位關(guān)系。首先把主變壓器與同步變壓器二次測(cè)中性點(diǎn)用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)起來(lái)，接示波器地端。然后閉合Q，主變壓器和同步變壓器接通電源，此時(shí)，可用探針YU接主變壓器二次測(cè)U端，用另一個(gè)探針YV接同步變壓器二次測(cè)u端，若與同相位說(shuō)明接線正確，否則應(yīng)停電，檢查線路。同理測(cè)與、與的相位關(guān)系。5.4放大器的檢查（1）調(diào)零檢查首先把給定電壓Ugd調(diào)到零，暫時(shí)把反饋環(huán)節(jié)斷開(kāi)，調(diào)放大倍數(shù)電位器盡可能旋到工作位置，接通放大器電源，測(cè)量放大器輸出電壓是否為零，若不為零，應(yīng)調(diào)“調(diào)零電位器”使其為零。（2）放大倍數(shù)的調(diào)整首先把調(diào)放大倍數(shù)電位器滑動(dòng)端調(diào)到m點(diǎn)（即ρ＝1），加一定Ugd，測(cè)輸出電壓UC是否等于R1Ugd/R0,若比例關(guān)系正常，再調(diào)電位器使ρ減小，看放大倍數(shù)是否上升，若能增大，再調(diào)電位器，看放大倍數(shù)能否達(dá)到設(shè)計(jì)值，如果能達(dá)到，說(shuō)明放大器正常。否則應(yīng)檢查線路或更換元件，直至正常為止。5.5觸發(fā)電路的調(diào)整暫不接反饋環(huán)節(jié)，閉合Q，觸發(fā)電路接通電源，用示波器觀察各點(diǎn)波形，如有鋸齒波，但后邊無(wú)波形或無(wú)削波波形，可調(diào)偏置電位器和給定電位器，使波形正常，調(diào)斜率電位器，使鋸齒波斜率一致，脈沖間隔為60o。若波形不正常，應(yīng)檢查線路或更換有關(guān)元件，直至正常為止。5.6電阻性負(fù)載調(diào)試觸發(fā)電路正常后，就可進(jìn)行帶負(fù)載試驗(yàn)了。但為了可靠起見(jiàn)，可先不用電動(dòng)機(jī)負(fù)載，而用一個(gè)燈泡來(lái)代替。接好后，再檢查一下線路，確實(shí)無(wú)誤后，把給定電位器調(diào)到零，偏置電位器調(diào)到最大（即負(fù)的最大值）。準(zhǔn)備工作完成后，即可接通電源，按起動(dòng)按鈕，使主電路接通電源，此時(shí)燈泡應(yīng)不亮，示波器上無(wú)輸出電壓波形。然后緩慢移動(dòng)偏置電位器，使Ub減?。ń^對(duì)值），直至有輸出電壓波形，再調(diào)偏置電位器使輸出電壓Ud為零，然后調(diào)給定電位器，使輸出電壓緩慢增加，燈泡由暗變亮，示波器上出現(xiàn)的波形若理論值一致，說(shuō)明電路工作正常。在調(diào)試過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)缺相波形，則說(shuō)明有些晶閘管沒(méi)有開(kāi)通?？上葯z查晶閘管的控制極有無(wú)脈沖。若有，再看主電路有無(wú)交流電壓，如果有交流電壓，還要看看熔斷器是否熔斷，或是否沒(méi)有插好和擰緊。如果主電路接線及其它均正常，而晶閘管不開(kāi)放，則說(shuō)明晶閘管要求的觸發(fā)功率太大，或晶閘管損壞。此時(shí)應(yīng)更換晶閘管元件。在調(diào)試過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)晶閘管不能正常開(kāi)通，比如沒(méi)有整流電壓波形或三相嚴(yán)重不對(duì)稱，輸出電壓忽高忽低（或?yàn)榱悖@些都說(shuō)明是同步電壓相位不對(duì)引起的，應(yīng)重新檢查接線，直到輸出電壓波形正常為止。5.7電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)試電阻負(fù)載正常后，即可接上電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)試。先不接反饋環(huán)節(jié)，給定電位器調(diào)到零位。然后接通電源，給定電壓由零慢慢上升，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有零逐漸上升，并且有一定調(diào)整范圍。這里應(yīng)該提醒注意的是，加給定電壓一定要緩慢移動(dòng)電位器，避免主回路過(guò)大的沖擊電流而損壞晶閘管和電動(dòng)機(jī)。為防止萬(wàn)一，可在電動(dòng)機(jī)回路中串入起動(dòng)電阻。接入轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)鏖]環(huán)系統(tǒng)調(diào)試。在調(diào)試時(shí)要特別注意反饋極性不能接錯(cuò)。為可靠起見(jiàn)，可先不阿轉(zhuǎn)速反饋電位器滑到零，相當(dāng)于沒(méi)有加轉(zhuǎn)速反饋的情況。然后緩慢地加一點(diǎn)給定電壓，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。然后增加一點(diǎn)反饋電壓，這是如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降下來(lái)，就說(shuō)明是負(fù)反饋，反饋極性接對(duì)了。如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升，就說(shuō)明是正反饋，必須把它改接過(guò)來(lái)，否則轉(zhuǎn)速將迅速上升，可能產(chǎn)生嚴(yán)重事故。反饋極性接好后，即可調(diào)整反饋強(qiáng)度。可以這樣來(lái)調(diào)整：先轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速反饋電位器，調(diào)定在一個(gè)位置，即有一定反饋強(qiáng)度；然后增加給定電壓，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。如果給定電壓還未調(diào)到最大值Ugdmax而電動(dòng)機(jī)已達(dá)到最