【正文】 長(zhǎng)短設(shè)置合理的起動(dòng)倍數(shù)，以盡量減小損耗。對(duì)于帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)系統(tǒng)，就應(yīng)該在給定的安全度范圍內(nèi)，選擇最經(jīng)濟(jì)可靠的軟起動(dòng)系統(tǒng)何參數(shù)。如果采用這種控制方式進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是：晶閘管可以在電壓或電流的過零時(shí)刻關(guān)山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 35 頁(yè) 斷，則開關(guān)的損耗將減至最小，且輸出的電壓和電流波形為正弦波。在圖 42a 所示電路中，要求 T T T5(或 T T T6)管的觸發(fā)信號(hào)相位差為 0120 ， T1 與T T2 和 T T3 與 T6 的觸發(fā)信號(hào)相位差均為 180176。 從波形的進(jìn)一步分析可知，當(dāng) 0150?? 時(shí)的交變輸出電壓為零。此時(shí)晶問管的導(dǎo)通角 ? 不僅與控制角 ? 有關(guān)，而且還與負(fù)載功率因數(shù)角有關(guān)。 同步電路 在晶閘管整流裝置和晶閘管有源逆變器的觸發(fā)電路中，為了使每一周波重復(fù)地在相同的相位上觸發(fā)晶閘管，所發(fā)信號(hào)必須與電 源電壓同步，即觸發(fā)信號(hào)與電源電壓保持固定的相位關(guān)系。先找到該相晶閘管導(dǎo)電自然換相點(diǎn)的位置，從這點(diǎn)開始每隔 ?60 產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，從而得到三相整流電路的各個(gè)自然換相點(diǎn)。電壓BU 恰好是 晶閘管 VT1 的自然換相點(diǎn)， BU 被接到 CTCl 的 CLK／TRG1 輸入端，作為 CTCl 的外觸發(fā)信號(hào)。壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率是交流電源頻率的 6 倍，經(jīng)六分頻后接至相位反饋輸入端，這樣鎖相環(huán)輸出信號(hào)的頻率就被“鎖定”為交流電源頻率的六倍。 同步變壓器 rT 的原邊接三相交流電源，副邊電壓經(jīng) RC 移相后使同步信 號(hào)的過零點(diǎn)正好都落在六個(gè)自然換相點(diǎn)上。將電壓信號(hào)變成同頻率的方波信號(hào)，輸入單片機(jī)的高速輸入 HSI（ High Speed In）。 HIS 可以靠事件形式寄存器來選擇每一引腳可 以檢測(cè)到的外部事件形式。根據(jù)計(jì)算的頻率計(jì)算六路脈沖觸發(fā)的時(shí)間間隔，根據(jù)同步信號(hào)設(shè)定高速輸出口 HSO 的命令字，促使高速輸出安一定的順序發(fā)出脈沖，軟件部分給出部分設(shè)計(jì)子程序。如試算正確，則表示 CPU 工作正常，可以采樣及數(shù)據(jù)處理了。對(duì) EPROM 程序存儲(chǔ)器的檢查可采用調(diào)用源程序中某一程序段，連續(xù)調(diào)用三次的辦法，若計(jì)算結(jié)果均相同，表明 EPROM 工作正常。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)電機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、脈沖觸發(fā)板和可控硅主回路組成。通過根據(jù)不同的運(yùn)行情況，由理論計(jì)算應(yīng)該可以找到一條比較滿意的電流曲線，來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的軟起動(dòng)過程。通過單片機(jī)的最小系統(tǒng)，再輔以簡(jiǎn)單外圍電路，就可以完成控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 總之，該軟起動(dòng)器裝置輔以一些仿真軟件基本能實(shí)現(xiàn)不同情況下以電流控制的軟起動(dòng)過程。 本設(shè)計(jì)的完成從項(xiàng)目的立題、研究到審閱都得到了 指導(dǎo)老師耐心指導(dǎo)， 張仲昌、張紀(jì)良和王進(jìn)野老師 淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，孜孜不倦的教導(dǎo)作風(fēng)，都對(duì)作者產(chǎn)生有益而深遠(yuǎn)的影響。 最后，在此向答辯組的全體老師們表示誠(chéng)摯的謝意 !。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 49 頁(yè) 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含 其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。在此向尊敬的 老 師致以衷心的感謝和崇高的敬意。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)習(xí)期間所學(xué)理論知識(shí)的一次考驗(yàn)，同時(shí)也是將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的一次鍛煉機(jī)會(huì)。 e． 電流控制采用 PID 算法，系數(shù)的選擇采用試驗(yàn)和 經(jīng)驗(yàn)確定，精確度不是很高，有時(shí)需要不斷的湊試，條件成熟可以采用模糊控制的方法，進(jìn)一步提高控制的精確性和軟起動(dòng)的性能。實(shí)際的控制曲線生成比較麻煩。 通過儀器的整機(jī)實(shí)驗(yàn)，可得出以下一些實(shí)驗(yàn)結(jié)論： a． 該控制器基本可以實(shí)現(xiàn)斜坡電壓和恒電流軟起動(dòng)，可以通過進(jìn)一步現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其運(yùn)行的可靠性。對(duì)單片機(jī)輸入輸出口功能的檢測(cè)，可采用全“ 0”及全“ 1”的代碼對(duì)各口進(jìn)行讀寫操作，檢測(cè)結(jié)果是否正確。若 CPU 工作正常，則可進(jìn)一步檢 測(cè)內(nèi)存。 系統(tǒng)的故障診斷 為了檢測(cè)單片機(jī)工作是否正常，在系統(tǒng)投入工作之前可以設(shè)置檢測(cè)CPU、內(nèi)存、接口等功能是否正常工作的檢測(cè)程序。 同步信號(hào)到達(dá)時(shí)，通過設(shè)定一個(gè)軟件定時(shí)器，用于六路脈沖的觸發(fā)時(shí)間間隔控制。共可記錄 8 個(gè)事件。方波信號(hào)的上下跳變?cè)诹鶄€(gè)自然換相點(diǎn)上。 2. 三相同步電路 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 41 頁(yè) 三相同步電路是利用三相交流同步信號(hào)，以使各相觸發(fā)脈沖均與晶閘管陽(yáng)極電壓保持嚴(yán)格的相位關(guān)系。 為了消除單相同步電路觸發(fā)脈沖的不對(duì)稱，可以采用帶鎖相環(huán)的單相同步電路。 單相同步變壓器 rT 原邊是電源 a 相，副邊電壓經(jīng) RC 電路移相 030 后加到晶體三極管的基極上，每隔 060 在B 點(diǎn)獲得一個(gè)同步脈沖電壓。常用的同步電路有兩種；單相同步電路和多相同步電路。這更使波形分析復(fù)雜化。輸出的交流電壓可連續(xù)地由最大調(diào)節(jié)至零。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 36 頁(yè) 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 37 頁(yè) 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 38 頁(yè) 圖 3－ 1 三相交流調(diào)壓電路及其輸出波形 （ a）三相調(diào)壓電路 （ b） (c) 30?? (d) 90?? 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 39 頁(yè) 當(dāng)控制角 060?? 后．例如 090?? ，分析管子導(dǎo)通狀況可知，在任何時(shí)刻只可能有兩個(gè)晶閘管管同時(shí)導(dǎo)通，其輸出相電壓的波形如圖 42d所示。但如通斷頻率較高，每次通斷時(shí)間隔的交流周波數(shù)較少，則采用的這種整周波控制方法又不能無級(jí)調(diào)速。如下圖所示，將三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管分別接至 Y 形的 三相負(fù)載上就構(gòu)成一個(gè)典型的三相交流調(diào)壓電路。對(duì)于由該電流曲線映射的電機(jī)軟起動(dòng)過程是否理想，可以通過 軟起動(dòng)過程的評(píng)價(jià)系統(tǒng)作出判別，這可以由軟件實(shí)現(xiàn)。起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子回路的總能量損耗 ??? stt dtrIA 0 2222 3 （ 2－ 51） 由定子穿過氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子回路的電磁功率 0?MPs ? ,其中一部分傳到電動(dòng)機(jī)軸上作為機(jī)械功率輸出，即 ?MP? ,另一部分則作為銅損消耗在轉(zhuǎn)子回路中，因此銅損功率為 sMMPPrI s 00222 )(3 ??? ????? （ 2－ 52） 轉(zhuǎn)子回路的總能耗： dtsMA stt???0 02? （ 2－ 53） 電動(dòng)機(jī)定子繞組在起動(dòng)過程中的 能量損耗可表示為 ??? stt dtrIA 0 1211 3 （ 2－ 54） 在起動(dòng)過程中可以認(rèn)為定子電流和轉(zhuǎn)子電流 2I? (折算到定子側(cè)的值 )山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 33 頁(yè) 是相等的，即 21 II ?? ,因此定子繞組損耗可表示為 ??? ???????? stst tt dtrIrrdtrIrrdtrIA 0 222212222110 21 333 1212 ArrA ???? （ 2－ 55） 則起動(dòng)過程中電機(jī)總能量損耗： DL MMrrJMM MrrJArrAAA ???????????????????????????????????????? 2121212112121 1211211 ?? （ 2－ 56） 式中 DM 為加速轉(zhuǎn)矩 由前面的推導(dǎo)可以看出，影響起動(dòng)能耗及起動(dòng)時(shí)間的主要因素有 ： a． 電機(jī)起動(dòng)能耗及起動(dòng)時(shí)間均隨LMM 增大而減小 b． 起動(dòng)能耗與同步角速度的平方成正比 c． 起動(dòng)能耗及起動(dòng)時(shí)間均與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 成正比 d． 起動(dòng)能耗隨轉(zhuǎn)子電阻折算值得增大而減小。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 32 頁(yè) 電機(jī)起動(dòng)能耗分析 起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子回路的能量損耗包括銅損和鐵損兩部分。 圖中取加速時(shí)間為 T ,其中設(shè) 1321 Tttt ??? （基波振動(dòng)周期），加速度曲線的計(jì)算式為： ma1t 2t 3tat圖 2 － 1 1 皮 帶 機(jī) 加 速 度 曲 線山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 28 頁(yè) ? ?? ?? ?????????????????? ?????????????3221122 11t 1tt0 1)(tttTTTvttTvTvtta??????? （ 2－ 33） 式中： v －膠帶機(jī)的速度； ? 按上式涉及的加速度曲線可有效消除膠帶機(jī)起動(dòng)時(shí)的應(yīng)力波動(dòng)，使膠帶的動(dòng)應(yīng)力達(dá)到最小。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 22 頁(yè) 因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)， mI? 很小和轉(zhuǎn)子電流相比可以忽略，即在忽略鐵損耗和勵(lì)磁電流下，電流為： 221221121?????? ??????????? ?????xxsrrUII (2－ 12) 電磁功率 srIPm??? 2223 ，同步機(jī)械角速度pn11 ??? ，則電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為： ???????????????? ??????????? ??????221221122113xxsrrsrUnPMpme? (2－ 13) 我們將起動(dòng)過程分成兩個(gè)部分， 1~0 t 在約束條件下的起動(dòng)， 21~tt直接起動(dòng)的階段 所以起動(dòng)過程的時(shí)間： 21 ttt ?? (2－ 14) stNU ZtIUtK )()( ? (2－ 15) 由前面 等效電路， 221221 ?????? ??????????? ??? xxsrrZst (2－ 16) 在 1tt? 時(shí)，有 1)( 1 ?tKU ，此時(shí)有： 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 23 頁(yè) 22122121 )(?????? ??????????? ??????????? xxsrrtIU N （ 2－ 17) 解得：12212121)( rxxtIUrsN ??????? ????????????? （ 2－ 18） 在 1t 時(shí)間內(nèi)，電磁力矩為： 21 223stNUpem st sZf rUKnM ? ?? 或 2122290stNUem st sZn rUKM ? ?? （ 2－ 19） 將式（ 2－ 15）代入式（ 2－ 19）： sn rtIM em st 1222 )(90 ? ?? （ 2－ 20） 負(fù)載力矩可典型地表示為： ?stst KnM ?2 （ 2－ 21） 由拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式有： dtdJMMstem st ??? 2 ? ??? ??? sste m st MMdsGDnt1 221375 （ 2－ 22） 對(duì)負(fù)載力矩可以改寫成如下形式： 11 22 )1( )1(30 ?? ?? ??? NNst sn sPM （ 2－ 23） 將式（ 2－ 23）與（ 2－ 20）代入（ 2－ 22）解得： ? ? ?????????? sNNssPsrtIdsGDnt11222221)1()1()(33581?? （ 2－ 24） a． 對(duì)于恒電流起動(dòng) 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 24 頁(yè) 有 NIKtI 1)( ? ， 1K 限流倍數(shù)，（ 2－ 25） 以NNNN s IsrP 222 )1(3 ??? 代入式（ 2－ 24）得： ?? ?????? ? s NNNN ssssK s dsP GDsnt 1 212 2121 )1()1(3581 )()1( ??? （ 2－ 25） 由（ 2－ 22）可知起動(dòng)時(shí)間取決于電磁力矩和負(fù)載力矩之差，這涉及到負(fù)載的機(jī)械特性和 )(tKU 的變化。這樣便于研究 電 源傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)控 制 設(shè) 備 電 動(dòng) 機(jī) 工 作 機(jī) 構(gòu)山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 18 頁(yè) 圖 2－ 5 電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般組成 作用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩有電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)矩 M 和負(fù)載轉(zhuǎn)矩 LM ,設(shè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 J ，角速度為 ? ，則角動(dòng)量為 ?J