v-m雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計-文庫吧
2025-05-14 05:50 本頁面
【正文】 過程時間（調(diào)節(jié)時間） ts≤ 1s 。 5%負載以上變化的運行范圍內(nèi)電流連續(xù)。 、過電流等保護，并且有制動措施。 課程設(shè)計要求 ，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。 （包括有變壓器、電力電子器件、平波電抗器與保護電路等）。 （模擬觸發(fā)電 路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)器電路 均可）。 ：根據(jù)技術(shù)要求，對系統(tǒng)進行動態(tài)校正，確定 ASR 調(diào)節(jié)器與ACR 調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式及進行參數(shù)計算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動態(tài)性能指標的要求。 5．繪制 VM雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理總圖（要求計算機繪圖）。 ，課程設(shè)計總結(jié)，撰寫設(shè)計計算說明書。 技術(shù)數(shù)據(jù)： 晶閘管整流裝置： Rrec=， Ks=4548。 ： PN=90KW， UN=440V， IN=220A， nN=1800r/min， Ra=Ω，λ =。 ： R∑ =， Tm=。 3 3 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制電壓 Uc 就可改變電動機的轉(zhuǎn)速。如果負載的生產(chǎn)工藝對運行時的靜差率要求不高，這樣的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無級調(diào)速，但是，對靜差率有較高要求時，開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)往往不能滿足要求。這時就要采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 采用 PI 調(diào)節(jié)的單個轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，單環(huán)系統(tǒng)就難以滿足 需要。這是就要考慮采用轉(zhuǎn)速、電流雙環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。二者之間實行嵌套（串聯(lián)）聯(lián)接。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(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)。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速 系統(tǒng)組成的原理框圖如下圖 所示。 圖 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原 理框圖 圖 說明： ASR— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器， ACR— 電流調(diào)節(jié)器， TG— 測速發(fā)電機，TA— 電流互感器， UPE— 電力電子變換器， Un*— 轉(zhuǎn)速給定電壓， Un— 轉(zhuǎn)速反饋電壓， Ui*— 電流給定電壓， Ui— 電流反饋電壓。 為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用 PI 調(diào)節(jié)器。兩個調(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 Uim*決定了電流給定電壓的最大值，電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸出限幅電壓 Ucm 限制了電 4 力電子電換器的最大輸出電壓 Udm。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖如下圖 所 示。 圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 4 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計算 變壓器參數(shù)選取 變壓器二次側(cè)電壓 U2 的計算 由于整流輸出電壓 du 的波形在一周期內(nèi)脈動 6 次的波形相同，因此在 計算時只需對一個脈沖進行計算。由此得整流輸出平均電壓 ?co 2UU d ? （ ?60?? ） 顯然 dd uU? =440V，如果忽略晶閘管和電抗器的壓降，則可以求得變壓器副邊輸出電壓 2/ 4402 ??U= (通常取導通角 ? 為 ?30 ) 取 2U =220V 變壓比 12U 38 0K 220? ? ? 一次、二次側(cè)相電流 I I2的計算 選取 KI1=， KI2= 原邊輸出有效電流 11 1 . 0 5 1 . 0 5 0 . 8 1 6 2 2 0 1 0 8 . 9 61 . 7 3IdKIIAK ??? ? ? 副邊輸出有效電流 5 22 220 179 .52IdI K I A? ? ? ? 變壓器容量 S 的計算 1 1 1 1S mUI? 1112 mS IU? ? ?1212S S S?? 式中 m m2— 一次、二次側(cè)繞組的相數(shù)；所以 1 1 13 3 380 108 .96 124 .21S U I K V A? ? ? ? ? ? 2 2 23 3 2 2 0 1 7 5 .9 2 1 1 6 .1 1S U I KV A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?121 1 / 2 1 2 4 . 2 1 1 1 6 . 1 1 1 2 0 . 1 62S S S K V A? ? ? ? ? ? ? 考慮到晶閘管和電抗器的壓降，變壓器本身的漏磁，并根據(jù)變壓器應(yīng)留有一定裕量的原則，選擇參數(shù)為額定容量為 150KVA。 平波電抗器參數(shù)計算 在 VM 系統(tǒng)中，脈動電流會增加電機的發(fā)熱，同時也產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機械不利，為了避免或減輕這種影響，須設(shè)置平波電抗器。平波電抗器的電感量一般按低速輕載時保證電流連續(xù)的條件來選擇。通常首先給定最小電流 inmI (以A 為單位通常取電動機額定電流的 5%10%)，再利用它計算所需的總電感量（以mH 為單位），減去電樞電感，即得平波電抗器應(yīng)有的電感值。 電流連續(xù)的臨界電感量 L1的計算 平波電抗器的臨界電感量 L1（單位 mH）可由下式計算 121dminKUL I? 式中 K1 為與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)，可由表查得 K1=，由技術(shù)要求知Idmin=10%IdN=， 所以： L=(*440)/== 限制輸出電流脈動的臨界電感量 L2 的計算 由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，因此輸出電流波形也是脈動的。該脈動電流可以看成一個恒定直流分量和一個交流分量組成。通常伏在需要的只是直流分量，對電動機負載來說，過大的交流分量會使電動機換向惡化和鐵耗增 6 加 ，引起過熱。因此，應(yīng)在直流側(cè)傳入平波電抗器，用來限制輸出電流的脈動量。平波電抗器的臨界電感量 L2（單位 mH）可由下式計算 222 idKUL SI? 式中 K2 為與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)， Si 為電流最大允許脈動系數(shù)，通常三相電路 ? ?i 5~10 %S ? 。 根據(jù)本電路形式查表可得 K2=，所以 2 1 .0 4 5 2 2 0 1 0 .4 5 m H1 0 % 2 2 0L ???? 電動機電感量 LD 的計算 電動機電感量 LD（單位 mH） 可按下式計算 3102DdD dKUL pnI?? 式中 Ud 、 Ld、 n— 直流電動機額定電壓、額定電流和額定轉(zhuǎn)速； P— 電動機磁極對數(shù) ； DK — 計算系數(shù)，對一般無補償電機 取 DK =8~12。所以 31 0 4 4 0 1 0 2 . 7 82 2 1 8 0 0 2 2 0DL m H????? ? ? （取 P=2, DK =10） 實際串入平波電抗器的電感量 L 的計算 由于變壓器的漏電感很小，可以忽略不計，那么串入平波電抗器的電感量? ?12m a x , 1 3 .8 6 2 .7 8
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