基于plc的直流電動機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計-全文預(yù)覽
【正文】 成共陰極組，晶閘管VTVTVT2接成共陽極組，在電路控制下，只有接在電路共陰極組中電位為最高又同時輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接在電路共陽極組中電位最低而同時輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，同時導(dǎo)通時，才構(gòu)成完整的整流電路。與旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)為外環(huán)，其作用是保證系統(tǒng)的穩(wěn)速精度；電流負(fù)反饋環(huán)為內(nèi)環(huán)，其作用是實現(xiàn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)距控制，同時又能實現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。 驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)， 它將信息電子電路傳來的信號按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號。如圖7設(shè)計的總框架。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種理想的起動過程如圖4所示。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)。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的框圖如圖3所示。所以本次設(shè)計采用調(diào)壓調(diào)速。If 變化時間遇到的時間常數(shù)同Ia 變化遇到的相比要大得多，響應(yīng)速度較慢，所需電源容量較小。 調(diào)速方式的選擇直流電動機(jī)電樞回路的電壓平衡方程為 電樞反電勢為由此得到轉(zhuǎn)速特性方程如下 由轉(zhuǎn)速特征方程可以看出，調(diào)節(jié)直流電動機(jī)的調(diào)速方法有如下3種：1. 調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速 改變電樞電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速向下變速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。帶有速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)便是在這種要求下產(chǎn)生的。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是建立在單閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)上的，實際的調(diào)速系統(tǒng)除要求對轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整外, 很多生產(chǎn)機(jī)械還提出了加快啟動和制動過程的要求,這就需要一個電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)。本設(shè)計利用階次優(yōu)化的原理對系統(tǒng)的工程設(shè)計方法進(jìn)行了分析。由電動機(jī)的運動方程可知，加速度與電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩成正比關(guān)系，而轉(zhuǎn)矩又與電動機(jī)的電流成正比。但電機(jī)的開環(huán)運行性能（靜差率和調(diào)速范圍）遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。隨著全球科技日新月異的發(fā)展，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)總的發(fā)展趨勢也向著控制的數(shù)字化，智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。我國在直流調(diào)速產(chǎn)品的研發(fā)上取得了一定的成就，但和國外相比仍有很大差距。雙閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)用來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，電流環(huán)控制輸出電流；該系統(tǒng)可以自動限制最大電流，能有效抑制電網(wǎng)電壓波動的影響；且采用雙閉環(huán)控制提高了系統(tǒng)的阻尼比，因而較之單閉環(huán)控制具有更好的控制特性。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 PLC的功能現(xiàn)在的PLC一般具有如下主要功能：1） 開關(guān)量邏輯控制功能2） 定時/計數(shù)控制功能3） 數(shù)據(jù)處理功能4） 監(jiān)控、故障診斷功能 5） 步進(jìn)控制功能6） A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能7） 停電記憶功能 8） 擴(kuò)展功能9） 通信連網(wǎng)功能10） 遠(yuǎn)程I/O功能 PLC的特點1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是PLC最突出的特點之一?？删幊绦蚩刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。從機(jī)械特性上看,就是通過改變電動機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動機(jī)的機(jī)械特性,從而改變電動機(jī)機(jī)械特性和工作特性機(jī)械特性的交點,使電動機(jī)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。同時，控制電路已經(jīng)實現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。首先實現(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)電動機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動完成了一次大的躍進(jìn)。直流調(diào)速是指人為地或自動地改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,以滿足工作機(jī)械的要求?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammable Controller,PC）在其早期主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制，因此也稱為PLC(Programmable Logic Controller),即可編程序邏輯控制器。 PLC的基本組成 PLC的基本組成為四部分：中央處理器（CPU）\存儲器、輸入/輸出（I/O）模塊和電源。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制，CNC等各種工業(yè)控制中。采用速度、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng),可以充分利用電動機(jī)的過載能力獲得最快的動態(tài)過程，調(diào)速范圍廣，精度高，和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性，動態(tài)和靜態(tài)性能均好，且系統(tǒng)易于控制。雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)在上世紀(jì)七十年代在國外一些發(fā)達(dá)國家興起，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)成熟，在二十一世紀(jì)已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化與智能化。目前，發(fā)達(dá)國家應(yīng)用的先進(jìn)電氣調(diào)速系統(tǒng)幾乎完全實現(xiàn)了數(shù)字化，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)普遍的應(yīng)用到了各類儀器儀表，機(jī)械重工業(yè)以及輕工業(yè)的生產(chǎn)過程中。該調(diào)速方法可以實現(xiàn)大范圍平滑調(diào)速，是目前直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要調(diào)速方案?？梢獙崿F(xiàn)高精度和高動態(tài)性能的控制，不僅要控制速度，同時還要控制速度的變化率也就是加速度。關(guān)于系統(tǒng)設(shè)計：直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是一個高階系統(tǒng),其設(shè)計非常復(fù)雜。應(yīng)用到雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，先從電流環(huán)入手，按上述原則設(shè)計好電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個等效環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。這就要求一個電流調(diào)
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