【正文】 壓保護(hù) :用壓敏二極管抑制事故過(guò)電壓 壓敏電阻的標(biāo)稱電壓： U1MA≥**UB =**196=(V) 通流容量 : IPM≥110KFU2L/U1MA*=110**196*247。 10 工程近似條件 ωc≤1/3Ts (17) 、 調(diào)速系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì) 在理解了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)主電路的數(shù)學(xué)模型和工作原理之后，可以計(jì)算出各個(gè)組成部分的選用型號(hào)及取值。設(shè) Vct2 對(duì)應(yīng)的控制角為 а2，則另一對(duì)晶閘管在 t4 時(shí)刻才導(dǎo)通，平均整流電壓變成 Vd02。一個(gè)是理想空載整流電壓 Ud0，另一個(gè)是負(fù)載電流 IdL。 2．電流調(diào)節(jié)器的作用： 1）對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用； 2）起動(dòng)時(shí)保證獲得允許的最大電流； 3）在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò)程中，使電流跟隨起給定電壓 Um*變化； 4）當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載甚至于堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護(hù)最用。 轉(zhuǎn)速超調(diào)：由于采用了飽和非線性控 制 ,啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束進(jìn)入第 III階段即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段后 ,必須使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退出飽和狀態(tài)。在不同情況下，表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)行系統(tǒng)，這就是飽和非線性控制的特征。其起動(dòng)過(guò)程波形如圖 13 所示。 、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程分析 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動(dòng)過(guò)程波形的。 n Id n Idl t 0 Idl n Id n 0 t 5 、 調(diào)速系統(tǒng)的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)原理 見(jiàn)圖 12： Un*UnWA S R( s ) WA C R( s )Ui*UiUc tUd 01/1 ?sT Rl1?ST Ks sIdId lsTRmnCe1?? 圖 12 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖 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 .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。為此，在電機(jī)最大電流 (轉(zhuǎn)矩 )受限的條件下 ,希望充分地利用電機(jī)的過(guò)載能力 ,最好是在過(guò)渡過(guò)程中始終保持電流 (轉(zhuǎn)矩 )為允許的最大值 ,使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng) ,到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后 ,又讓電流立即降低下來(lái) ,使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載平衡 ,從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 .這樣的理想起動(dòng)過(guò)程波形如圖 11b 所示 ,起動(dòng)電流呈方形波 ,而轉(zhuǎn)速是線性增長(zhǎng)的。在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，只有電流截 4 止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來(lái)控制電流的，但它只是在超過(guò)臨界電流 Idcr 值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想的控制電流的動(dòng)態(tài)波形。但是，如果 對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求快速啟制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，則單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。 、 跟隨性能指標(biāo) 在給定信號(hào) R（ t）的作用下，系統(tǒng)輸出量 C(t)的變化情況可用 跟隨性能指標(biāo) 來(lái)描述。設(shè)計(jì)任務(wù)書中給出了本系統(tǒng)調(diào)速指標(biāo)的要求。因?yàn)樗哂辛己玫木€性特性，優(yōu)異的控制性能，高效率等優(yōu)點(diǎn)。這些行業(yè)中絕大部分生產(chǎn)機(jī)械都采用電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)。有效地控制電機(jī)，提高其運(yùn)行性能，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。直流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。深刻理解這些指標(biāo)的含義是必要的，也有助于我們構(gòu)想后面的設(shè)計(jì)思路。具體的 跟隨性能指標(biāo)有下列各項(xiàng)： 上升時(shí)間 rt ，超調(diào)量 ? ，調(diào)節(jié)時(shí)間 st . 、 抗擾性能指標(biāo) 此 項(xiàng)指標(biāo)表明控制系統(tǒng)抵抗擾動(dòng)的能力，它由以下兩項(xiàng)組成：動(dòng)態(tài)降落 %maxC? ，恢復(fù)時(shí)間 vt 。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來(lái)控制動(dòng)態(tài)過(guò)程中的電流和轉(zhuǎn)矩。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的電流和轉(zhuǎn)速波形如圖 11a 所示 。這是在最大電流 (轉(zhuǎn)矩 )受限的條件下，調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的啟動(dòng)過(guò)程。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外面，叫做外環(huán)。按照轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在起動(dòng)過(guò)程中的飽和與不飽和狀況，可將起動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)階段，即電流上升階段；恒流升速階段；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。 6 圖 13 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有如下三個(gè)特點(diǎn)： 飽和非線性控制：隨著 ASR 的飽和和不飽和，整個(gè)系統(tǒng)處 于完全不同的兩個(gè)狀態(tài)。 準(zhǔn)時(shí)間控制：?jiǎn)?dòng)過(guò)程中主要階段實(shí)第 II 階段，即恒流升速階段。按照 PI 調(diào)節(jié)器的特性，只有使轉(zhuǎn)速超調(diào)， ASR 的輸入偏差電壓 △U n 為負(fù)值，才能使 ASR退出飽和。如果故障消失，系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)正常 [7]。前者是控制輸入量，后者是擾動(dòng)輸入量。假設(shè)平均整流電壓是在自然換相點(diǎn)變化的，則從 Vct 發(fā)生變化到 Vd0 發(fā)生變化之間的時(shí)間 Ts 便是失控時(shí)間。這一部分已有成熟理論，所以本文在此處只是簡(jiǎn)要的給予部分計(jì)算過(guò)程。=(A) （ 2）直流側(cè)過(guò)壓保護(hù) : 利用電 阻 和電容吸收操作過(guò)壓 A. 電容 C 的參數(shù) : C = 2LBKL2ID2 /[(KV21)UD2] = 2**103**[(221)*2202] = (181。通常在晶閘管元件兩端并聯(lián) RC 阻容吸收電路。 由于電流檢測(cè)信號(hào)中常含有交流分量，須加低通濾波，其濾波時(shí)間常數(shù) Toi 按需要給定。同樣，由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電機(jī)的換向紋波，因此也需要濾波，濾波時(shí)間常數(shù)由 Ton 表示。 、 工程設(shè)計(jì)方法的基本思路 用經(jīng)典的動(dòng)態(tài)校正方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器必須同時(shí)解決自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性、抗干擾性等各方面相互矛盾的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能要求 [8]。 在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時(shí)，只采用少量的典型系統(tǒng)，它的參數(shù)與性能指標(biāo)的關(guān)系都已事先找到，具體選擇參數(shù)時(shí)只須按現(xiàn)成的公式和表格中的數(shù)據(jù)計(jì)算以下 就可以了。實(shí)際系統(tǒng)中的電磁時(shí)間常數(shù) TL 一般遠(yuǎn)小于機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm，因而電流的調(diào)節(jié)過(guò)程往往比轉(zhuǎn)速的變化過(guò)程快得多，也就是說(shuō)，比反電動(dòng)勢(shì) E 的變化快得多。最后， Ts 和 Toi 一般比 Tl 小的多，可以當(dāng)作小慣性環(huán)節(jié)處理，看作一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，取T∑i=Ts+Toi[6]。一般情況下 ,當(dāng)控制對(duì)象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)之比 TL/T∑I ≥10 時(shí) ,典 Ⅰ 系統(tǒng)的抗擾恢復(fù)時(shí)間還是可以接受的。 為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)對(duì)消掉控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)，選擇 i? =TL, 則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以化簡(jiǎn)為圖 22： ?)(* sU i?? )( sId )1( ?? sTs K i I 圖 32 電流環(huán)簡(jiǎn)化成典 Ⅰ 系統(tǒng) 20 、 電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計(jì)算 、 計(jì)算時(shí)間常數(shù)和比例系數(shù) 電流調(diào)節(jié)器積分時(shí)間常數(shù) : τI =Tl = 電流開(kāi)環(huán)增益 : 要求 σi%≤5%, 應(yīng)取 KIT∑i= 因此 KI = ∑i=（ 1/s） 電流反饋系數(shù) β V / A )(05 10* ?????? nomimdmimd i IUIUIU ?? (23) 于是， ACR 的比例系數(shù) : 0 0 1 8 0 0 1 7 ?? ???? KRKK siIi ?? (24) 、 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 按所用運(yùn)放取 R0 =40k(Ω ),則 Ri = KiR0 = (Ω ) (25) Ci =τ i /Ri= (26) Coi =4Toi /R0 =4*(40*103)= F (27) 在工程實(shí)際中 Ri 取 5kΩ . 、 校驗(yàn)近似條件 電流環(huán)的截止頻率 ωci =KI = 21 、 晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件 ωci ≤1/3Ts 現(xiàn)在 ， 1/3TS=1/3*=ωci ，滿足近似條件。為此，需求出它的等效傳遞函數(shù)： ? )()()(* sUssidcli IW ? (214) 121)()( )(* ??? ? sssU s TWI ic l iid ?? (215) 近似條件 : TTW ii ?? ?? 5 123 1 (216) 式中 ω 為轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率 ,其一般較低。 )(* sU n ?? )( sU i )( sI d )(snASR 12 /1 ?? sT i ? 1?sTon?11 ?sT on )a ?? )( sI dL sCeTR m )b? )(* sU n?? )( sIdASR ? 12 / ?? sT n ?? )( sn? )( sI dL sC eTRm )c?)(* sU i? )( sn)1()1(2 ??? sTssKnnN ? 圖 33 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其近似處理 、 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 、 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)選用典型Ⅱ型系統(tǒng)的原因 1). 系統(tǒng)在負(fù)載擾動(dòng)作用下，動(dòng)態(tài)速降要小。由于中頻段的狀況對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)起著決定性的作用，因此 h 只是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。由 h 的定義知 τ=hT (222) 222211 2 12 )1()1(2 1 nc ThhhhThWK WW???????? [9] (223) 、 轉(zhuǎn)速調(diào)解器參數(shù)的計(jì)算 要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型 Ⅱ 型系統(tǒng)， ASR 也應(yīng) 采用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù) 為 sss nnnA S R KW ?? 1)( ?? (224) 式中 Kn—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) 。 、 轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾性能指標(biāo) （ 1）突加負(fù)載的動(dòng)態(tài)速降指標(biāo)： 續(xù) ， 有 nomdl II ? ，所以 m ddlb Ce TIIRTn )(2 0??? （ 236） ? 因此 *m a x *%)(% nCCC bb ???? （ 237） %3% ?? %? 滿足設(shè) 計(jì)要求。這樣系統(tǒng)就成了有差系統(tǒng)，有必要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)綜合，以滿足靜態(tài)性能指標(biāo)的要求。這時(shí)調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)放大系數(shù)更低于無(wú)窮大，為 KP/=Ri//R0，系統(tǒng)也只是一個(gè)近似的無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)。 靜態(tài)放大倍數(shù) KP/=Ri//R0，動(dòng)態(tài)放 大倍數(shù) KP=Ri/R0。 ? ??? ? (240) 即 △ ned=1500*()= 為系統(tǒng)所能允許的靜態(tài)速降。 ? ???? ? 30 第三 章、 調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo)的數(shù)字仿真 、 基于工程設(shè)計(jì)法的數(shù)字仿真 、 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 在第 2 章基于工程設(shè)計(jì)方法中 , 我們已經(jīng)設(shè)計(jì)出了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ,并得到以下參數(shù) 直流電動(dòng)機(jī)： nomU =220V nomI =116A nom =1500r/min Ce=； 主回路總電阻： R= 22sk ? sT = oiT = Tl= onT =,Tm=； 反饋系數(shù)： α=應(yīng)用 MATLAB 工具箱及其 SIMULINK 仿真工具，按其規(guī)則，可以非常方便的繪制出控制系統(tǒng)的 SIMULINK 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖以及各種仿真曲線。 對(duì)于給定直流 拖動(dòng)控制系統(tǒng)在 經(jīng)典控制理論工程計(jì)算 的基礎(chǔ)上， 在完成參數(shù)測(cè)定后， 應(yīng)用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了主電路、電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)，并應(yīng)用 MATLAB 語(yǔ)言中的 SIMULINK 工具箱對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 了仿真，看到了理論設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果的差異，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，進(jìn)一步了解了工程設(shè)計(jì)方法中的近似環(huán)節(jié)給系統(tǒng)帶來(lái)的影響，認(rèn)識(shí)到了理論設(shè)計(jì)和工程計(jì)算的不同。 但由于理論水平有限 ，仍有許多不足之處有待解決。 [4]許建國(guó)，《拖動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)》，武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社， 1998。 [8]黃俊，王兆安，《電力電子技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021。t appealed against the disciplinary action your employer has taken against you. However, if you win your case, the tribunal may reduce any pensation awarded to you as a result of your failure to appeal. Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are plaining about happened. If your application is received after this time limit, the tribunal will not u