直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速(已修改)
2025-06-09 00:29 本頁(yè)面
【正文】 一 概述隨著電力電子器件的發(fā)展，大功率變流技術(shù)前進(jìn)到一個(gè)以弱電為控制，強(qiáng)電為輸出的新時(shí)代。直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由于它在技術(shù)性能與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上具有優(yōu)越性，實(shí)施技術(shù)上也比較成熟，因此在冶金、機(jī)械、礦山、鐵道、紡織、化工、造紙及發(fā)電設(shè)備等行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，已成為工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域一個(gè)及其重要的組成部分。一般工業(yè)生產(chǎn)中大量應(yīng)用各種交直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)有良好的調(diào)速性能，三相交流橋式全控整流是目前在各種整流電路中應(yīng)用最為廣泛的電力電子電路，在運(yùn)用到在直流電機(jī)調(diào)速時(shí)可以采用這種電路。三相交流橋式全空整流最初用途是傳動(dòng)控制，但目前應(yīng)用的新領(lǐng)域是各種直流電源設(shè)計(jì)。前者是三相交流橋式全控整流電路的傳統(tǒng)領(lǐng)域，后者則是它當(dāng)前和未來(lái)發(fā)展的新領(lǐng)域。而高頻、大功率、高可靠性開(kāi)關(guān)電源是當(dāng)今電源變換技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。從我國(guó)的實(shí)際情況來(lái)看很好地采用三相橋式全控整流給直流電機(jī)調(diào)速仍然有很廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。這對(duì)改善我國(guó)科技現(xiàn)狀水平，提高經(jīng)濟(jì)效益將起著重要作用，所以研究三相橋是全控整流直流調(diào)速系統(tǒng)有著深遠(yuǎn)的意義，它不僅能夠大大改善各種機(jī)車的調(diào)速系統(tǒng)，為其提高安全、快速、低損耗的調(diào)速裝置，在解決目前國(guó)際各國(guó)所面臨的能源無(wú)謂的消耗起到立竿見(jiàn)影的效果。二 設(shè)計(jì)的總體思路 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 采用改變電動(dòng)機(jī)端電壓調(diào)速的方法。當(dāng)額定勵(lì)磁保持不變，理想空載轉(zhuǎn)速 隨 U 減小而減小，各特性線斜率不變，由此可0n實(shí)現(xiàn)額定轉(zhuǎn)速以下大范圍平滑調(diào)速，并且在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)機(jī)械特性硬度不變。變電壓調(diào)速要有可調(diào)的直流電源，根據(jù)供電電源的種類分兩種情況：一是采用可控變流裝置，將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)的直流電。二是采用直流斬波器，在具有恒定直流供電電源的地方，實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)壓調(diào)速由于工礦企業(yè)中大多為交流電源，因此前一種情況應(yīng)用最廣。晶閘管變流裝置輸出的直流脈動(dòng)電壓 加在電抗器 L 和電動(dòng)dU機(jī)電樞兩端，L 起濾波作用以及保持電流連續(xù)。改變晶閘管觸發(fā)電路的移相控制電壓 ，就可改變觸發(fā)脈沖的控制角。 ，從而改gU變輸出平均電壓 的大小，實(shí)現(xiàn)平滑的調(diào)壓調(diào)速。d 調(diào)速系統(tǒng)的確定雙閉環(huán)調(diào)速ASR ACR UPEMG圖 1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。如圖 2 所示。圖中，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)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)。從圖 1 可以看到在系統(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，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套（或稱串級(jí)）聯(lián)接。由此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用。 供電源的選擇由于我們輸入的是交流電，而我們所要調(diào)節(jié)的是直流電機(jī)，因此我們就要設(shè)計(jì)一個(gè)可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的裝置供直流電機(jī)使用。這套裝置我們即可以設(shè)計(jì)成整流裝置。對(duì)于整流裝置我們可以分為：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐?、單相橋式整流電路、三相半波整流電路、三相橋式整流電路。?duì)于電力電子器件的選擇我們有可以選擇：晶閘管、IGBT、GTO、GTR 等。就本次設(shè)計(jì)而言，我們選擇了晶閘管相控三相橋式整流電路，對(duì)于具體的設(shè)計(jì)將在下面詳細(xì)介紹。 觸發(fā)電路的選擇 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： 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。觸發(fā)脈沖必須與主回路電源電壓保持同步。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。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。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)。在這里采用 KJ004 集成觸發(fā)器。 總體框架圖與設(shè)計(jì)要求 電網(wǎng)輸入380v 交流電壓輸出 220電壓三相橋式整流電路過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路
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