歐陽(yáng)數(shù)歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編歐陽(yáng)數(shù)歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編目錄時(shí)間：2021.03.02 創(chuàng)作：歐陽(yáng)數(shù)TOC\o"1-5"\h\z摘要 21、設(shè)計(jì)要求 3設(shè)計(jì)要求 3設(shè)計(jì)內(nèi)容 32、系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 42.1系統(tǒng)主電路說(shuō)明 4電壓給定器 62.1.2零速封鎖器DZS 72.1.3速度變換器FBS 7速度調(diào)節(jié)器 7電流調(diào)節(jié)器 8觸發(fā)裝置GT 92.2主電路參數(shù)的設(shè)計(jì) 10晶閘管參數(shù)計(jì)算 10平波電抗器的參數(shù)計(jì)算 103、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 11確定電流調(diào)節(jié)器的時(shí)間參數(shù) 11選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)。 12計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) 123.4校驗(yàn)近似條TOC\o"1-5"\h\z件 133.5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 134、速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 144.1確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù) 15轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器參數(shù) 16校驗(yàn)近似條件 164.5 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 175、保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 17過(guò)電壓保護(hù) 17過(guò)電流保護(hù) 176．課程設(shè)計(jì)體會(huì) 20參考文獻(xiàn) 21摘要根據(jù)晶閘管的特性，通過(guò)調(diào)節(jié)控制角的大小來(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，本文先確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，包括晶閘管、電抗器，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)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)為對(duì)像來(lái)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路，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)計(jì)兩個(gè)調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器，為了實(shí)現(xiàn)電流和轉(zhuǎn)速分別起作用，二者之間實(shí)行串級(jí)連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)做電流調(diào)節(jié)器的輸入，在把電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和ACR都采用PI調(diào)節(jié)器,以便能保證系統(tǒng)獲得良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用是減小轉(zhuǎn)速誤差,采用PI調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差；對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用；其輸出限幅決定電動(dòng)機(jī)允許的最大電流;電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓的變化；對(duì)電網(wǎng)的波動(dòng)起及時(shí)抗干擾作用；加快動(dòng)態(tài)過(guò)程；堵轉(zhuǎn)或過(guò)載時(shí)起快速自動(dòng)保護(hù)作用。本課題內(nèi)容重點(diǎn)包括電流、轉(zhuǎn)速控制器的原理，并且根據(jù)原理對(duì)控制器的兩個(gè)調(diào)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，概述整個(gè)電路的動(dòng)靜態(tài)性能，并各個(gè)部分的保護(hù)和晶閘管的觸發(fā)電路設(shè)計(jì)，最后將整個(gè)控制器的電路圖設(shè)計(jì)完成。關(guān)鍵字:雙閉環(huán)、晶閘管、不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、ASR、ACR、無(wú)靜差。1、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)要求:(1)、穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差o<5%,空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速超調(diào)o<10% ^(2)、完成系統(tǒng)個(gè)環(huán)節(jié)的原理圖設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算(3)、根據(jù)技術(shù)要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式及進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求。(4)、調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過(guò)電壓、過(guò)電流等保護(hù)，并且有制動(dòng)措施設(shè)計(jì)不可逆轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，基本技術(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)如下：1.直流電動(dòng)機(jī)：PN=150kw,UN=220V，IN=700A，nN=1000r/min，入=1.5,Ra=0.05Q,l二2mH，T=0.0017s,GD2=125Nm2, ' s電樞回路總電阻R=0.8Q。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容1、根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析并確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫(huà)出系統(tǒng)組成的原理框圖。2、調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)的計(jì)算(包括電力電子器件、平波電抗器與保護(hù)電路等)歐陽(yáng)數(shù)歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編3、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算：根據(jù)技術(shù)要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，確定ASR調(diào)節(jié)器和ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式及進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求。4、繪制丫-乂雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)電器原理圖。2、系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)主電路說(shuō)明啟動(dòng)時(shí)，加入給定電壓Ug,速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器即以飽和限幅值輸出，使電動(dòng)機(jī)以限定的最大啟動(dòng)電流加速啟動(dòng)，知道電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速，并在出現(xiàn)超調(diào)后，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉(zhuǎn)速值下運(yùn)行。系統(tǒng)工作時(shí)，要先給電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁，改變給定電壓UG的大小即可方便地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器均設(shè)有限幅環(huán)節(jié)，速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定，利用速度調(diào)節(jié)器輸出限幅可達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的，電流調(diào)節(jié)器的輸出作為觸發(fā)電路的控制的的M歐陽(yáng)數(shù)歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編歐陽(yáng)數(shù)歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編電壓U,利用電流調(diào)節(jié)器的輸出的限幅可達(dá)到限制「的目的。如下圖1-1是雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖。圖1-1雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖。G:給定器DZS:零速封鎖器 ASR:速度調(diào)節(jié)器ACR:電流調(diào)節(jié)器GT：觸發(fā)裝置FBS:速度變換器 FA:過(guò)流保護(hù)器FBC:電流變換器AP1:工組脈沖放大器雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖1-2所示，分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的關(guān)鍵是掌握PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)太特征。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，相當(dāng)與使該調(diào)節(jié)環(huán)開(kāi)環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，PI作用使輸入偏差電壓AU在穩(wěn)太時(shí)總是為零.圖1-2雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)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)靜特性來(lái)說(shuō)，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。其次為雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要形式仍然是以傳遞函數(shù)或零極點(diǎn)模型為基礎(chǔ)的系統(tǒng)動(dòng)嚼構(gòu)?雙所示直流里統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。Tms/Ce/為了引出電流反饋，在圖中必須把電樞電流嚼構(gòu)?雙所示直流里統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。Tms/Ce/為了引出電流反饋，在圖中必須把電樞電流/機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框顯露出來(lái)圖1-3雙閉環(huán)直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)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)靜特性來(lái)說(shuō)，

只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。其次為雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要形式仍然是以傳遞函數(shù)或零極點(diǎn)模型為基礎(chǔ)的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-3所示。圖中W（s）和W（s）分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。為了引出電流反饋，在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖中必須把電樞電流,顯露出來(lái)為了保證調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)所用的控制器ASR和ACR均使用PI調(diào)節(jié)器，，兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出限幅值分別為歐陽(yáng)數(shù)歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編圖1-2圖1-2給定器原理圖歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編Uin*WUotn。同時(shí)加上濾波環(huán)節(jié)，抑制給定信號(hào)可能參雜的交流分量，兩個(gè)調(diào)節(jié)器上增設(shè)二極管鉗位的外限幅電路，限制輸出限幅值，調(diào)解電位可改變正負(fù)限幅值，主電路采用Y型連接，觸發(fā)電路的信號(hào)以此加在主電路上的晶閘管上，另外，采用護(hù)互感器取電流反饋信號(hào)，用同軸相連的發(fā)電機(jī)取電壓反饋信號(hào)雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)由給定器、速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)裝置、速度變換器、電流變換器等環(huán)節(jié)組成。2．1.1電壓給定器給定器G的原理圖如圖1-2所示。給定器可以產(chǎn)生幅值可調(diào)和極性可變的階躍給定電壓或可平滑調(diào)節(jié)給定電壓。本設(shè)計(jì)是不可逆系統(tǒng)所以只需要給定正電壓,電壓給定器是由兩個(gè)電位器口「1、RP2及一個(gè)鈕子開(kāi)關(guān)Sl組成。RP1、RP2分別用來(lái)調(diào)節(jié)正負(fù)電壓的大小，最大輸出電壓為±10V，S2為開(kāi)停開(kāi)關(guān)。其中兩個(gè)電位器的電阻都取10kQ，又因?yàn)閁=^0V，則其功率cU2 U2 100P=-= W=0.01WR10x103則取用功率為0.02W的電阻。歐陽(yáng)數(shù)歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編歐陽(yáng)數(shù)歐陽(yáng)數(shù)創(chuàng)編2.1.2零速封鎖器DZS零速封鎖器的作用是當(dāng)系統(tǒng)處于停車狀態(tài)時(shí)，即給定電壓為零，同時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速速也為零時(shí)。將系統(tǒng)中所有調(diào)節(jié)器鎖零，以避免停車時(shí)，由于個(gè)調(diào)節(jié)器的零點(diǎn)漂移，致使晶閘管整流電路有微量的輸出，從而使保證電機(jī)不會(huì)爬行。2.1.3速度變換器FBS速度變換器它的主要作用是將直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行濾波，濾除交流分量并變換為能滿足系統(tǒng)需要的與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的電壓作為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，速度變換器為速度檢測(cè)變換環(huán)節(jié)，所以還備有轉(zhuǎn)速的檢測(cè)信號(hào)。其原理圖如圖1-3所示。圖1-3速度變換器原理圖速度調(diào)節(jié)器ASR如圖2-2所示，速度調(diào)節(jié)器由二極管VD3、VD4和電位器口「1、RP2組成正負(fù)限幅可調(diào)的限幅電路。由C5、R5組成反饋微分校正網(wǎng)絡(luò)，有助于抑制振蕩，減少超調(diào)，速度調(diào)節(jié)器可為比例調(diào)節(jié)器，也可接成比例積分調(diào)節(jié)器，場(chǎng)效管VT1，為零速封鎖電路，當(dāng)A端為0V時(shí)，VD5導(dǎo)通，將調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)短接而封鎖；當(dāng)人端為-15V時(shí)，VD5夾斷，調(diào)節(jié)器投入工作。RP3為放大系數(shù)調(diào)節(jié)電位器，RP4為調(diào)零電位器。

■:久；M皿_巾『阻：C7C■:久；M皿_巾『阻：C7C舞叁皿用而FJTII-NKiaCZFIE電流調(diào)節(jié)器ACR電流調(diào)節(jié)器工作原理基本上與速度調(diào)節(jié)器相同，與速度調(diào)節(jié)器相比，增加了4個(gè)輸端，“2”端接推0信號(hào)，“4”和“6”接邏輯控制器的相應(yīng)輸出端UZ和UF,當(dāng)這一端為高電平時(shí)，三極管VT1、VT2導(dǎo)通將u和歹信號(hào)對(duì)地短接，用于邏輯無(wú)環(huán)流可逆系VT3、VT4組成互補(bǔ)輸出電流放大級(jí)。電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖2-3所示

圖2-3電流調(diào)節(jié)器工作原理圖2.1.6觸發(fā)裝置GT觸發(fā)裝置GT和I組脈沖放大器AP1觸發(fā)電路原理，三相橋式全控整流電路相當(dāng)于一組共陰極的三相半波和一組共陽(yáng)極的三相半波可控整流電路串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成的，習(xí)慣上將晶閘管按照其導(dǎo)通“順序編號(hào)共陰極的一組為VT1、VT3和VT5，共陽(yáng)極的一組為VT2、VT4和VT6。本設(shè)計(jì)采用DK01的觸發(fā)裝置為集成觸發(fā)電路，在由KC04，KC41，KC42集成觸發(fā)電路芯片基礎(chǔ)上，增加了由CD4066，CD4069等芯片構(gòu)成的模擬開(kāi)關(guān)，以控制輸出觸發(fā)脈沖的形式。KC04是移相集成觸發(fā)器，KC41是六路雙脈沖形成器，KC41與三塊KC04可組成三相全控橋雙脈沖觸發(fā)電路，KC42為脈沖列調(diào)整形成器，以減小觸發(fā)電源功率及脈沖變壓器體積，提高脈沖前沿陡度。2.2主電路參數(shù)的設(shè)計(jì)由于整流輸出電壓U的波形在一周期內(nèi)波動(dòng)6次的波形相同，因此在計(jì)算時(shí)只需對(duì)一個(gè)脈沖進(jìn)行計(jì)算。因此得到整流輸出平均電壓Ud=2.34U2cosa 取a=0°由電機(jī)時(shí)間參數(shù)取Ud=U=220V則U2=94VN晶閘管參數(shù)計(jì)算：在晶閘管整流裝置找中采用三相橋式全控整流，有變壓器為整流裝置提供電源，可控整流的原理：當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極和陰極承受正向電壓并且門(mén)極加觸發(fā)信號(hào)晶閘管導(dǎo)通，并且去掉門(mén)極的觸發(fā)信號(hào)晶閘管依然維持導(dǎo)通，當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間承受反向電壓并且門(mén)極不管加不加觸發(fā)信號(hào)晶閘管關(guān)斷。對(duì)于三相橋式整流電路，晶閘管電流的有效值為：由電機(jī)參數(shù)可取Id=700A則晶閘管的額定電流為：取1.5~2倍的安全裕量，/二500A。由于電流連續(xù)，因此晶閘管最大正反向峰值電壓均為變壓器二次線電壓峰值，即：取2~3倍的安全裕量，U=600VVT2.2．2平波電抗器的參數(shù)計(jì)算：平波電抗器1的功能是使輸出的直流電流更平滑，平波電抗器用于整流以后的直流回路中，整流電路的脈波數(shù)總是有限的，在輸出的整流直流電壓中總是有紋波的，這種紋波往往是有害的，需要由平波電抗器加以抑制，平波電抗器的電感一般按低速輕載時(shí)保證電流連續(xù)的條件來(lái)選擇，通常首先給定最小電流Idmin=(5%-10%)IN這里取10%。在用它計(jì)算所需的總電感量，減去電樞電感既得平波電感值對(duì)于三相橋式整流電路，總電感量的計(jì)算公式為：Idmin=0.07x700A=49A由電機(jī)時(shí)間參數(shù)取U2=94V，則L=0.69x——=1.2mH。i50電樞電感L的計(jì)算公式為l=kU*103(mH)m mpnINNP—電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)，上一計(jì)算系數(shù)，對(duì)一D般無(wú)補(bǔ)償電機(jī)：k=812D那么電樞電感L.10*220*103.078mHm2*2*1000*700 .平波電抗器電感值取為L(zhǎng)=1.2-0.78=0.42mHl3、調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)3.1確定電流調(diào)節(jié)器的時(shí)間參數(shù)(1)整流裝置滯后時(shí)間T:三相橋式電路的平均失控時(shí)間 Ts=0.0017s。(2)電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi:三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是3.33ms，為了基本濾平波頭應(yīng)有(1~2)Toi=3.33s。貝UToi=0.002so(3)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)T：按小時(shí)間常數(shù)近似處理：T=T+T=0.0037s?！阨soiC—電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)：eC—電動(dòng)機(jī)額定勵(lì)磁下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：mT—電力系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)m選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)從穩(wěn)態(tài)上看，要求電流無(wú)靜差，可得到理想的堵轉(zhuǎn)性。從動(dòng)態(tài)上看，系統(tǒng)不應(yīng)該有電樞電流在突加控制作用時(shí)有太大的超調(diào)，以保證電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)允許值。而對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)抗擾作用只是次要因素。為此，電流環(huán)以跟隨性為主。選用典型I型系統(tǒng)，采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：T="竺=0.676采用典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能i,各0項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)(1)為了讓調(diào)節(jié)器的零點(diǎn)與控制對(duì)象的大時(shí)間

常數(shù)極點(diǎn)對(duì)消，則電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：t=T=0.0025s。(2L采用西門(mén)子“最佳整定”方法的“模最佳系統(tǒng),參數(shù)取：己=0.707，kt=0,5,o=4.3%。IZi i因此，電流開(kāi)環(huán)增益：k二05二工二135.1s一1iT0.0037Z

i電流反饋系數(shù)：U*—nmU*—nmIdm10XTN101.5X700=0.0095V?min..:r電位器給定電壓U=10V，c則晶閘管整流放大系數(shù)：一匚―220K d 22sU10cACR的比例系數(shù)為KtR135.1X0.0025X0.8K=-il= =1.293iKB22X0.0095s3.4校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：3.二k二135.1S一1

ciI(1)晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件13T113T13x0.0017工196.1S-1>3ci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

0.816x0.00250.816x0.00253—=3TTml滿足近似條件3)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件X180.78S-1>①ci1X180.78S-1>①ci3\：TT30.0017x0.002,soi足近似條件3.5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容采用含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調(diào)節(jié)器，其原理圖如圖1所示。圖中U*為U*電流給定電壓，―0/為電流負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是電力電子變換器的控制電壓；。圖1PI型電流調(diào)速器 c所用運(yùn)算放大器取A-40kq，則各電阻和電容值為： 0A-KA-1.293x40-51.7kq，取52Kq。i0C-匕-0.0025-0.048四F，取0.05"。iR52x103i電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)完成。4、速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此其閉環(huán)傳遞函數(shù)為：忽略高次項(xiàng)，W(s)可降階近似為：cli接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為U.（s）,因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為：i4.1確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)：—=2T=2*0.0037s=0.0074sK ￡,I轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)：T=0.005son轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)：按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：a=幺='=0.01V.min-rn1000N4.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的選擇為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)有兩個(gè)積分，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前面必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié)包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR中，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，所以應(yīng)該選擇典型II型系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能好。ASR采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：含給定濾波和反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如下。圖：含給定濾波和反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器4.3計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨性與抗擾性能較好的原則，取h=3,o=52.6%。當(dāng)h=3時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間最短，動(dòng)態(tài)跟隨n性能適中。則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為：T=hT=3*0.0124=0.0372Sn ￡n轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增h+1_ 42h2T2=2義32*0.01242￡n氏1445S-1ASR的比例系數(shù)為4.4校驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率3=KN=KT=1445*0.0378=54.62S-1cn3Nn1（1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為1K=1I135.13\:T=300.0037、￡i=63.7ST>3cn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1K=1：空1.55S一〉3滿足簡(jiǎn)化條件3\T 3\0.005 cnon4.5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容所用運(yùn)算放大器取〃0二40kq，則R=KR=9.638義40K。=385.52KQ取386KQnn0按退飽和超調(diào)量的計(jì)算方法計(jì)算調(diào)速系統(tǒng)空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量：700x0.8々AC、,' 、AnT八八r”r「 0185 0.0124o=2（——max）（九一z）——nfn=2x0.722x1.5x0.185—x =9.9%<10%nC n*T 1000 0.816bm能滿足轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)要求。5、保護(hù)電路的設(shè)計(jì)5.1過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)可分為交流側(cè)和直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)，前面常采用的保護(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，這里用壓敏二極管抑制事故過(guò)電壓（1）交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)壓敏電阻采用由金屬氧化物燒結(jié)制成的非線性壓敏元件作為過(guò)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，在正常工作是只有很微弱的電流通過(guò)元件，而一旦出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)電壓，壓敏電阻可通過(guò)高達(dá)數(shù)千安的放電電流，將電壓抑制在允許的范圍內(nèi)并具有損耗低，體積小，對(duì)過(guò)電壓反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。壓敏電阻的額定電壓U的選擇可按下式計(jì)算：式中，U—壓敏電阻的額定電壓，VYJ型壓敏電阻的額定電壓有：100V,200V,400V,760V,1000V等。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U=33U。 U>1.33X%：2x、；3X94=245.03V21 2 1mA （2）直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)：利用電阻和電容吸收操作過(guò)壓。整流器直流側(cè)在快速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或橋臂快速熔斷等情況,本設(shè)計(jì)用壓敏電阻設(shè)計(jì)來(lái)解決過(guò)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(guò)電壓能力強(qiáng)。壓敏電阻的額定電壓U的選取可按下式計(jì)算：1mAU> ￡ X壓敏電阻承受的額定電壓峰值1mA0.80.9式中U為壓敏電阻額定電壓，￡為電網(wǎng)電壓升高系數(shù)，一般￡取1.051.10。壓敏電阻承受的額定電壓峰值就是晶閘管控制角a=30時(shí)輸出電壓U。da ?.—一…J3——U=、:6Ucosa=2.45x94x=195.7V。da 2 2對(duì)于本設(shè)計(jì)：因此壓敏電阻額定電壓取250V型壓敏電阻。（3）晶閘管過(guò)電壓保護(hù)晶閘管對(duì)過(guò)電壓很敏感，當(dāng)正向電壓超過(guò)其斷態(tài)重復(fù)峰值電壓一定值時(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(guò)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，必須設(shè)置過(guò)電壓的保護(hù)及抑制過(guò)電壓的方法，過(guò)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)在晶閘管元件兩端并聯(lián)RC阻容吸收電路來(lái)抑制過(guò)電壓。在晶閘管元件兩端并聯(lián)RC阻容吸收電路。C=(24)IX10-3，R=1030。，E=-CU2T R2m得C=(24)Ix10-3=(2x4)x257x10-3=0.5141.028口FT由于一個(gè)周期晶閘管充放電各一次，因此：功率選擇留56倍的裕量因此電阻R選擇阻值為20。，功率選擇15W的電阻，電容C選擇容量為0.5中5.2過(guò)電流保護(hù)(1)交流側(cè)經(jīng)電流互感器接入過(guò)電流繼電器或直流側(cè)接入過(guò)電流繼電器，可以在發(fā)生過(guò)電流時(shí)動(dòng)作，斷開(kāi)主電路。也可以在每個(gè)橋臂串快