直流v-m雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-08 12:35 本頁面
【正文】 武漢理工大學(xué)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 1 直流 VM雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 整體設(shè)計(jì) 直流電機(jī)的供電需要三相直流電，在生活中直接提供的三相交流 380V電源，因此要進(jìn)行整流，則本設(shè)計(jì)采用三相橋式整流電路變成三相直流電源，最后達(dá)到要求把電源提供給直流電動(dòng)機(jī)。如圖 設(shè)計(jì)的總框架。 圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框架 本設(shè)計(jì)中直流電動(dòng)機(jī)由單獨(dú)的可調(diào)整流裝置供電，采用三相橋式全控整流電路作為直流電動(dòng)機(jī)的可調(diào)直流電源。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲角 а的大小來控制輸出電壓 Ud 的大小，從而改變電動(dòng)機(jī) M 的電源電壓。由改變電源電壓調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械性方程式 : ? ?0( / ) / 2dan U Ce R R T Ce CT??? ? ? （ 11） 注解： dU 整流電壓 , 0R 為整流裝置內(nèi)阻，由此可知，改變 dU ，可改變轉(zhuǎn)速 n 。2 主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1957 年晶閘管問世，已生產(chǎn)成套的晶閘管整流裝置，即右圖 晶閘管 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) (簡稱 VM 系統(tǒng) )的原理圖。通過調(diào)節(jié)閥裝置 GT 的控制電壓 cU 來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓 dU ，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(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。 三相交流電源 三相橋式整流電路 直流電動(dòng)機(jī) 整流 供電 雙閉環(huán)直流調(diào)速機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路 保護(hù)電路 圖 V— M 系統(tǒng)原理圖 武漢理工大學(xué)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 2 三相全控橋整流電路 實(shí)際上是組成三相半波晶閘管整流電路中的共陰極組和共陽極組串聯(lián)電路。三相全控橋整流電路可實(shí)現(xiàn)對共陰極組和共陽極組同時(shí)進(jìn)行控制，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： VT VT VT VT VT VT6， 6 個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差 60176。為了構(gòu)成一個(gè)完整的電流回路，要求有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，其中一個(gè)在共陽極組，另外一個(gè)在共陰極組。為此，晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通。晶閘管與按A 相，晶閘管與按 B 相，晶閘管與按 C 相，晶閘管接成共陽極組，晶閘管接成共陰極組。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。如圖 所示。 由于電網(wǎng)電壓與工作電壓（ U2）常常不一致，故在主電路前端需配置一個(gè)整流變壓器，以得到與負(fù)載匹配的電壓，同時(shí)把晶閘管裝置和電網(wǎng)隔離，可起到降低或減少晶閘管變流裝置對電網(wǎng)和其他用電設(shè)備的干擾。 考慮到控制角α增大，會(huì)使負(fù)載電流斷續(xù)，并且負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于電流斷續(xù)和直流的脈動(dòng)，會(huì)使晶閘管導(dǎo)通角θ減少，整流器等效內(nèi)阻增大，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟 ，換向條件惡化，并且增加電動(dòng)機(jī)的損耗，故在直流側(cè)串接一個(gè)平波電抗器，以限制電流的波動(dòng)分量，維持電流連續(xù)。 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、過電流保護(hù)裝置。 圖 主電路原理圖 武漢理工大學(xué)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 3 3雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 ASR— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR— 電流調(diào)節(jié)器， TG— 測速發(fā)電機(jī)， 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 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)連接，如圖 2 所示，即把轉(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 一般都采用 PI 調(diào)節(jié)器。因?yàn)?PI 調(diào)節(jié)器作為校正裝置既可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)得到無靜差 調(diào)速，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；作為控制器時(shí)又能兼顧快速響應(yīng)和消除靜差兩方面的要求。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，采用 PI 調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)獲得良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。采用 PI 調(diào)節(jié)的單個(gè)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動(dòng)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(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。二者之間實(shí)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圖 系統(tǒng)電路原理圖 + + +
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