【正文】 內(nèi)容摘要 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)即速度和電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，是由單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展起來的，調(diào)速系統(tǒng)使用比例積分調(diào)節(jié)器，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無靜差調(diào)速。又采用電流截止負(fù)載環(huán)節(jié)，限制了起（制）動時的最大電流。這對一般的要求不太高的調(diào)速系統(tǒng)，基本上已經(jīng)能滿足要求。但是由于電流截止負(fù)反饋限制了最大電流，加上電動機(jī)反電勢隨著轉(zhuǎn)速的上升而增加，使電流到達(dá)最大值后迅速降下來，這樣，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩也減小了，使起動加速過程變慢，起動的時間久比較長。在這些系統(tǒng)中為了盡快縮短過渡時間，所以就希望能夠充分利用晶閘管元件和電動機(jī)所允許的 過載能力，使起動的電流保護(hù)在最大允許值上，電動機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩，從而轉(zhuǎn)速可直線迅速上升，使過渡過程的時間大大的縮短。另一方面，在一個調(diào)節(jié)器的輸出端綜合幾個信號，各個參數(shù)互相調(diào)節(jié)比較困難。為了克服這一缺點就應(yīng)用轉(zhuǎn)速，電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：雙閉環(huán) 直流調(diào)速系統(tǒng) MATLAB 第一章 設(shè)計任務(wù)書 一．題目： VM 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 二．技術(shù)要求 1．該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑的速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī)不可逆運行，具有較寬的調(diào)速范圍（ D≥ 10），系統(tǒng)在工作 范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作 2．系統(tǒng)靜特性良好，無靜差（靜差率 s≤ ） 3．動態(tài)性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)速超調(diào)量δ n＜ 8%，電流超調(diào)量δ i＜ 5%，動態(tài) Δ n≤ 810%，調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時間（調(diào)節(jié)時間） ts≤ 1s 4．系統(tǒng)在 5%負(fù)載以上變化的運行范圍內(nèi)電流連續(xù) 5．調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過電流等保護(hù)，并且有制動措施 三．設(shè)計內(nèi)容 1．根據(jù)題目的技術(shù)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 2．調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計算（包括有變壓器、電力電子器件、平波電抗器與保護(hù)電 路等） 3．驅(qū)動控制電路的選型設(shè)計（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） 4．動態(tài)設(shè)計計算：根據(jù)技術(shù)要求，對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)校正，確定 ASR 調(diào)節(jié) 與 ACR 調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式及進(jìn)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(biāo)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(jī)繪圖） 6．整理設(shè)計數(shù)據(jù)資料，課程設(shè)計總結(jié)，撰寫設(shè)計計算說明書 四．技術(shù)數(shù)據(jù) 晶閘管整流裝置： Rrec= Ω， Ks=4548。 負(fù)載電機(jī)額定數(shù)據(jù)： PN=90KW， UN=440V， IN=220A， nN=1800r/min， Ra=Ω，λ =。系統(tǒng)主電路： R∑ =， Tm= 第二章 設(shè)計方案的選擇 速度和電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（雙環(huán)），是由單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展起來的，調(diào)速系統(tǒng)使用比例積分調(diào) 節(jié)器，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無靜差調(diào)速。又采用電流截止負(fù)載環(huán)節(jié)，限制了起（制）動時的最大電流。這對一般 的要求不太高的調(diào)速系統(tǒng)，基本上已能滿足要求。但是由于電流截止負(fù)反饋限制了最大電流，加上電動機(jī)反電勢隨著轉(zhuǎn)速的上升而增加，使電流 到達(dá)最大值后迅速降下來，這樣，電動機(jī)的轉(zhuǎn)距也減小了，使起動加速過程變慢，起動（調(diào)整時間 ts）的時間就比較長。在這些系統(tǒng)中為了盡快縮短過渡時間，所以希望能夠充分利用晶閘管元件和電動機(jī)所允許的過載能力，使起動的電流保護(hù)在最大允許值上，電動機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩，從而轉(zhuǎn)速可直線迅速上升，使過渡過程的時間大大縮短。另一方面，在一個調(diào)節(jié)器輸出端綜合幾個信號，各個參數(shù)互相調(diào)節(jié)比較困難。為了克服這一缺點就應(yīng)用轉(zhuǎn)速，電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)速 .電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖 11如下 :. 圖 11 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理 框圖 本設(shè)計采用三相全控橋整流電路，在直流側(cè)串有平波電抗器，該電路能為電動機(jī)負(fù)載提供穩(wěn)定可靠的電源，利用控制角的大小可有效的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并在直流交流側(cè)安置了保護(hù)裝置，保證各元器件能安全的工作， 同時由于使用了閉環(huán)控制，使得整個調(diào)速系統(tǒng)具有很好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。 第三章 主電路選型和閉環(huán)系統(tǒng)的組成 電動機(jī)型式的確定 電動機(jī)電壓等級的選用 電動機(jī)電壓等級要與工廠企業(yè)或車間的供電電壓一致。一般中、小型交流電動機(jī)額定電壓為 220/380V 或 380/660V。當(dāng)電動機(jī)由晶閘管整 流裝置直接供電時，為配合不同的整流電路聯(lián)結(jié)，新改型直流電動機(jī)還增設(shè)了 160V（配合單相全波整流）及 440V（配合三相橋式整流）等新的電壓等級。 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選用 一般可分為下列三種情況： （ 1）電動機(jī)連續(xù)工作，很少起動、制動或反轉(zhuǎn)。對幾個不同的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行全面比較，最后確定電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 （ 2）電動機(jī)經(jīng)常起動、制動及反轉(zhuǎn)，此時除考慮初期投資外，主要根據(jù)過渡過程能量損耗為最小的條件來選擇電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 （ 3）電動機(jī)經(jīng)常起動、制動及反轉(zhuǎn)，主要根據(jù)過渡過程持續(xù)時 間為最短的條件來選擇 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 電動機(jī)額定功率的選用 額定功率的選用考慮電動機(jī)的發(fā)熱、過載能力及起動能力三個方面。電動機(jī)額定功率的選擇一般可分為三步： （ 1）計算負(fù)載功率 PL。這是決定電動機(jī)額定功率的依據(jù)。 （ 2）根據(jù)負(fù)載功率，預(yù)選電動機(jī)的額定功率 PN≥ PL，盡量接近 PL。 （ 3）校核預(yù)選電動機(jī)。 電動機(jī)的額定功率 決定電動機(jī)功率的主要因素有三個： （ 1）電動機(jī)的發(fā)熱與溫升，這是決定電動機(jī)功率的最主要因素。 （ 2）允許短時過載能力。 （ 3）對于籠型交流電動機(jī)還要考慮起動 能力。 在生產(chǎn)實際中，還需要考慮具體生產(chǎn)機(jī)械的特殊情況，進(jìn)行補(bǔ)充和靈活運用。 電動機(jī)的選型 型號： Z418042 額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min 額定功率： 90KW 電壓：電樞 220V 激磁： 220V 電樞電流： 221A 慣量矩： 重量： 410Kg 晶閘管結(jié)構(gòu)型式的確定 晶閘管整流是把交流變直流。整流的過程中 ,采用三相橋式全控整流電路?？煽卣鞯脑恚寒?dāng)晶閘管的陽極和陰極之間承正向電壓并且門極加觸發(fā)信號晶閘管導(dǎo)通，并且去掉門極的觸發(fā)信號晶閘管依然導(dǎo)通。 當(dāng)晶閘管的陽極和陰極之間承受反向電壓并且門極不管加不加觸發(fā)信號晶閘管關(guān)斷。 根據(jù)電動機(jī)的額定電壓的不同，確定整流變壓器的輸出電壓和可控整流電路的結(jié)構(gòu)形式，一般情況，當(dāng)控制角а為 0 時，整流輸出電壓的有效值 Ud0應(yīng)約等于 UN,運算關(guān)系參照下表 1。 表 1 運算關(guān)系 電路結(jié)構(gòu)確定后既要進(jìn)行晶閘管的型號選擇：一般取晶閘管的額定電壓為 Um、額定電流大于 2 倍的電動機(jī)額定電流 IN確定。 閉環(huán)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(jī)的轉(zhuǎn)速。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)速和電流兩種整流電路 單相全波 三相半波 三相全波 六相半波 U m 22 U * 22 U 26 U 22 U m 2 3 6 6 U d0 ?c o 2U ?c o 2U ?c o 2U ?c o 2U 負(fù)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(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)