直流電機雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設計-全文預覽
【正文】 .................................... 1 2 直流電機雙閉環(huán)系統(tǒng)的組成 ............................... 1 雙閉環(huán)系統(tǒng)總體原理結(jié)構(gòu)方案設計 .................... 1 雙閉環(huán)系統(tǒng)各組成部分電路方案設計 .................. 2 晶閘管整流電路及保護電路 ..................... 2 觸發(fā)控制電路 ................................. 4 系統(tǒng)給定 ..................................... 6 檢測電路 ..................................... 6 調(diào)節(jié)器的選擇 ................................. 8 電流調(diào)節(jié)器 ......................................... 13 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ......................................... 15 4 參考文獻 ............................................. 15 5 附錄 ................................................ 15 1 1 設計任務： 技術數(shù)據(jù) （ 1）用線性集成電路運算 放大器作為調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速、電流無靜差直流控制系統(tǒng)，主電路由晶閘管可控整流電路供電的 VM系統(tǒng) 電動機：額定數(shù)據(jù) 40KW,220V,210A,1000r/min,電 樞電阻 Ra=Ω ,Rrec=,Ks=40 飛輪轉(zhuǎn)矩 :Kgm*m=, 過載倍數(shù) 晶閘管可控整流電路：三相橋式整流電路，整流變壓器 Y/Y連接，二次測線電壓 U2l=230V VM系統(tǒng)電樞回路總電阻： R=1Ω 測速發(fā)電機：永磁式，額定數(shù)據(jù) ,110V,1900r/min （ 2）穩(wěn)態(tài)性能指標 生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍 : D=10；靜態(tài)率 : s%≤ 5% （ 3）動態(tài) 性能 指標 起動超調(diào)量 :σ n %≤ 15% σ i %≤ 5% 擾動產(chǎn)生的動態(tài)偏差 :(nmax nmin )/nmin *100%≤ 10% 。 以單片機為控制核心的數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)有著許多優(yōu)點：由于速度給定和測速采用了數(shù)字化，能夠在很寬的范圍內(nèi)高精度測速，所以擴大了調(diào)速的范圍，提高了測速控制系統(tǒng)的精度；由于硬件的高度集成化 ，所以使得零部件數(shù)量大大減少；由于很多功能都是由軟件實現(xiàn)的，使硬件得以簡化，因此故障率小；單片機以數(shù)字信號工作，控制方法靈活便捷，抗干擾能力較強。隨著微電子技術的不斷發(fā)展，計算機在調(diào)速系統(tǒng)中的應用使控制系統(tǒng)得到簡化，體積減小，可靠性提高，而且各種經(jīng)典和智能算法也都分別在調(diào)速系統(tǒng)中得到了靈活的應用，以此來達到最優(yōu)控制效果。此外，本次設計采用了數(shù)字式速度給定 和數(shù)字式測速方法，大大提高了速度控制的精度。當轉(zhuǎn)速低于給定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分作用使輸出增加，即電流給定上升，并通過電流環(huán)調(diào)節(jié)使電機電流增大，從而使 電機獲得加速轉(zhuǎn)矩，電機轉(zhuǎn)速上升。 雙閉環(huán)系統(tǒng)各組成部分電路方案設計 晶閘管整流電路及保護電路 如下圖，為晶閘管整流電路原理圖，其中 整流變壓器以 Y/Y連接。同一相的上下兩個橋臂，即 VT1與 VT4， VT3與 VT6， VT5與 VT2， 脈沖相 180?。 保護電路： ： 圖 23 過電壓抑制措施及 配置位置 F? 避雷器 D? 變壓器靜電屏蔽層 C? 靜電感應過電壓抑制電容 RC1? 閥側(cè)浪涌過電壓抑制用 RC電路 RC2? 閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式 RC電路 RV? 壓敏電阻過電壓抑制器 RC3? 閥器件換相過電壓抑制用 RC電路 RC4? 直流側(cè) RC抑制電路 RCD? 閥器件關斷過電壓抑制用 RCD電路 電力電子裝置可視具體情況只采用其中的幾種。 ： 全保護 和 短路保護 兩種 4 ：過載、短路均由快熔進行保護，適用于小功率裝置或器件裕度較大的場合。 觸發(fā)控制電路 1) 晶閘管觸發(fā) 在進行調(diào)速系統(tǒng)的分析和設計時，可以把晶閘管觸發(fā)和整流裝置當作系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)來看待。設計時，希望整個調(diào)速范圍的工作點都落在特性的近似線性范圍之中，并有一定的調(diào)節(jié)余量。 圖 26 晶閘管觸發(fā)與整流裝置的失控時間 顯然，失控制時間是隨機的，它的大小隨發(fā)生變化的時刻而改變，最大可能的失控時間就是兩個相鄰自然換相點之間的時間，與 交流電源頻率和整流電路形式有關，由下式確定 mfT 1maxs ? (22) 式中 — 交流電流頻 — 一周內(nèi)整流電壓的脈沖波數(shù)。 表 21 各種整流電路的失控時間 (f=50Hz) 用單位階躍函數(shù)表示滯后，則晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入 輸出關 系為 )(1 scs0d TtUKU ??? (23) 按拉氏變換的位移定理，晶閘管裝置的傳遞函數(shù)為 sTKsU sUsW se)( )()( sc0ds ??? (24) 由于式（ 24）中包含指數(shù)函數(shù)，它使系統(tǒng)成為非最小相位系統(tǒng)，分析和設計都比較麻煩。即要使觸發(fā)脈沖與陽極電壓同步，最直接的做法便是引陽極電壓來作為觸發(fā)脈沖。 2.（ +15V，
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