【正文】 目錄 1 緒論 ...................................................... 1 直流調(diào)速系統(tǒng)的概述 ............................................ 1 研究課題的目的和意義 .......................................... 1 雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 的發(fā)展趨勢(shì) ...................... 2 本課題主要討論問(wèn)題 ............................................ 2 2 晶閘管整流器 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) .................................. 3 晶閘管整流器 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理 ............................... 3 晶閘管整流器存在的問(wèn)題 ........................................ 4 3 總體方案的設(shè)計(jì) ............................................. 5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ............................................ 5 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理 ............................. 5 起動(dòng)過(guò)程分析 ............................................... 6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖 .................................. 7 主電路結(jié)構(gòu) .................................................... 8 主電路的設(shè)計(jì) .................................................. 9 變流變壓器的設(shè)計(jì) ........................................... 9 整流元件晶閘管的選擇 ...................................... 11 4 單元模塊設(shè)計(jì) .............................................. 13 平波電抗器的設(shè)計(jì) ............................................. 13 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) ............................................... 15 晶閘管的觸發(fā)電路 ............................................. 16 5 雙閉環(huán)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) ............................................ 18 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 ......................................... 18 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) ............................................. 19 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) ............................................. 21 6 調(diào)速系統(tǒng)的仿真分析 ......................................... 25 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置 ......................................... 25 仿真結(jié)果分析 ................................................. 26 設(shè)計(jì)總結(jié) ................................................... 28 參考文獻(xiàn) ................................................... 29 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 ..................................... 30 1 1 緒論 直流調(diào)速系統(tǒng)的概述 三十多年來(lái)，直流電機(jī)調(diào)速控制經(jīng)歷了重大的變革。 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，二者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接。在設(shè)計(jì)中調(diào)速系統(tǒng)的主電路采 用了三相全控橋整流電路來(lái)供電。 4. 系統(tǒng)仿真 5. 按規(guī)范格式撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告（參考文獻(xiàn)不少于 5 篇）打印 時(shí)間安排： 12 月 18 日 21 日 查閱資料 12 月 22 日 24 日 方案設(shè)計(jì) 12 月 25 日 26 日 饌寫(xiě)程設(shè)計(jì)報(bào)告 12 月 27 日 提交報(bào)告，答辯 指導(dǎo)教師簽名： 20xx年 12月 16 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 摘 要 直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)參數(shù)為： VUN 750? ， kWPN 550? ，AIa 780? ， min/375 rnN ? ， rVCe m in/.? ，允許電流過(guò)載倍數(shù)為 ， ?? ，75?sK ， VUUU ctmimnm 12** ??? 。采用三相橋式整流電路，電磁時(shí)間常數(shù) sTL ? ，sTm ? ， sToi ? ， sTon ? 。 直流 VM 雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng) 是性能很好、應(yīng)用 廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。本文首先確定整個(gè)設(shè)計(jì)的方案和框圖 ,然后確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其參數(shù)的計(jì)算，包括整流變壓器、晶閘管、電抗器和保護(hù)電路的參數(shù)計(jì)算。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱(chēng)作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊， 稱(chēng)作外環(huán)。首先實(shí)現(xiàn)了整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn)。 直流調(diào)速是指人為地或自動(dòng)地改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,以滿(mǎn)足工作機(jī)械的要求。 研究課題的 目的和意義 直流電動(dòng)機(jī) 因 具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到 了廣泛 應(yīng)用。 盡管 當(dāng)今功率半導(dǎo)體變流技術(shù)已有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在工業(yè)生產(chǎn)中 VM 2 系統(tǒng)的應(yīng)用還是有相當(dāng)?shù)谋戎?。我?guó)自主的全數(shù)字化直流調(diào)速裝置還沒(méi)有全面商用，產(chǎn)品的功能上沒(méi)有國(guó)外產(chǎn)品的功能強(qiáng)大。 而在 國(guó)內(nèi)，雙閉環(huán)控制也已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展時(shí)期，目前已經(jīng)基本發(fā)展成熟，但是目前的趨勢(shì)仍是追趕著發(fā)達(dá)國(guó)家的腳步，向著數(shù)字化發(fā)展。這種系統(tǒng)已成為 直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。 圖 11 晶閘管 電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)（ VM系統(tǒng)） 對(duì)于一般的全控整流電路，當(dāng)電流連續(xù)時(shí)整流電壓平均值 Ud可表示為 Ud = mπ Um sin πmcosα （ 21） 式中， α為從自然換相點(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖延遲角， Um為 α = 0時(shí)的整流電壓峰值， m 為交流電源一周內(nèi)的整流電壓脈波數(shù)。 5 3 總體方案 的設(shè)計(jì) 雙閉環(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 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， 該系統(tǒng)原理框圖 如圖 31所示。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 圖 32 轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖 6 圖 32中 ， U*n、 Un— 轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓 U*i、 Ui— 電流給定電壓和電流反饋電壓 ASR— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR— 電流調(diào)節(jié)器 TG— 測(cè)速發(fā)電機(jī) TA— 電流互感器 UPE— 電力電子變換器 起動(dòng)過(guò)程分析 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓 *nU 由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程如 圖 33 所示。直到 dmd II ? ， *imi UU? ，電流調(diào)節(jié)器很 快就壓制了 dI 的增長(zhǎng)，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。當(dāng) ACR 采用 PI 調(diào)節(jié)器時(shí)，要使其輸出量按線(xiàn)性增長(zhǎng)，其輸入偏差電壓 iimi UUU ??? * 必須維持一定的恒值，也就是說(shuō)， dI應(yīng)略低于 dmI 。直到 dI =dLI 時(shí)，轉(zhuǎn)矩 Le TT? ，則 dn/dt=0，轉(zhuǎn)速 n才到達(dá)峰值（ 3tt? 時(shí)）。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程有以下三個(gè)特點(diǎn) ： 飽和非線(xiàn)性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)；準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制 。一般保護(hù)有快速熔斷器，壓敏電阻，阻容式。驅(qū)動(dòng)電路對(duì)半控型只需要提供開(kāi)通控制信號(hào)，對(duì)于晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路叫作觸發(fā)電路。 主電路結(jié)構(gòu) 在直流調(diào)速系統(tǒng)中，我們采用的是晶閘管 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。 當(dāng)整流負(fù)載容量較大或直流電壓脈動(dòng)較小時(shí)應(yīng)采用三相整流電路，其交 流側(cè)由三相電源供電，并且采用 三相全控橋整流電路來(lái)供電 ， 該電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，輸出電壓波動(dòng)小，適合直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣，能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動(dòng)機(jī)不可逆運(yùn)行等技術(shù)要求。 主電路的設(shè)計(jì) 變流變壓器的設(shè)計(jì) 一般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓是不一致的，所以需要變流變壓器，通過(guò)變壓器進(jìn)行電壓變換，并使裝置于電網(wǎng)隔離，減少電網(wǎng)于晶閘管變流裝置的互相干擾。 影響 2U 值的因素有： 1) 2U 值的大小首先要保證滿(mǎn)足負(fù)載所需求的最大電流值的 maxdI ； 10 2) 晶閘管并非是理想的可控開(kāi)關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降，用 TV 表示； 3) 變壓器漏抗的存在會(huì)產(chǎn)生換相壓降； 4) 平波 電抗器有一定的直流電阻，當(dāng)電流流經(jīng)該電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的電壓降； 5) 電樞電阻的壓降； 綜合以上因素得到的 2U 精確表達(dá)式為 m a x2m a