基于串級(jí)調(diào)速的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 dN：轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定值：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見表21；則 =―（15001480）/1500控制電機(jī)型號(hào)JRNT15124最高/最低轉(zhuǎn)速1480/690r/min額定功率45kW效率95%定子電壓/電流380V/功率因數(shù)轉(zhuǎn)子電壓/電流340V/81A控制裝置型號(hào)JC4800A/800V表11 繞線式異步電動(dòng)機(jī)由于調(diào)速范圍小，且對(duì)動(dòng)、靜態(tài)性能有一定性能要求，選用晶閘管串級(jí)調(diào)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)比較合適?？紤]到異步電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩的降低，功率因數(shù)的降低和轉(zhuǎn)子損耗增大等因素，不論對(duì)于新設(shè)計(jì)的或是改造的都應(yīng)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行重新選擇的計(jì)算，串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的容量計(jì)算如下：式中，——串級(jí)調(diào)速系數(shù)。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。因三相橋式全控整流電壓的脈 動(dòng)頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本此設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和特點(diǎn)選VM系統(tǒng)。用靜止的可控整流器，例如，晶閘管可控整流器，以獲得可調(diào)直流靜止可控整流器又稱VM系電壓。圖11 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的基本狀態(tài)方式晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)是在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)用大功率的晶閘管或二極管，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差頻率交流電變?yōu)橹绷麟?，再用晶閘管逆變器將轉(zhuǎn)子電流返回電源以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方式。若在轉(zhuǎn)子回路中引入一個(gè)頻率與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相同，而相位相同或相反的附電勢(shì)則轉(zhuǎn)子電流為 式中： ：轉(zhuǎn)子回路電阻； ：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗；：轉(zhuǎn)子開路相電勢(shì) ；電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s很小，故≥。得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。若采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雖然可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，不過(guò)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)難以滿足要求，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)程的電流或轉(zhuǎn)矩，在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，只有電流截止負(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，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形，當(dāng)電流從最大值降低下來(lái)以后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減少，因而加速過(guò)程必然拖長(zhǎng)。它屬于變轉(zhuǎn)差率來(lái)實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速的。如果要設(shè)法回收轉(zhuǎn)差功率，就需要在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)施加控制，此時(shí)可以采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)報(bào)告首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定調(diào)速方案和主電路的結(jié)構(gòu)型式，主電路和閉環(huán)系統(tǒng)確定下來(lái)后，重在對(duì)電路各元件參數(shù)的計(jì)算和器件的選型，包括整流變壓器、整流元件、平波電抗器、保護(hù)電路以及電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。控制理論廣泛用于電力電子技術(shù)中，它使用電力電子裝置和系統(tǒng)的性能不斷滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的各種需求。特別對(duì)于小型企業(yè)，應(yīng)用適用技術(shù)的設(shè)備，不僅有益于獲得經(jīng)濟(jì)效益，而且能提高生產(chǎn)率、可靠性與柔性，還有易于應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。隨著近代電力電了技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，自動(dòng)化電力拖動(dòng)正向著計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的方向邁進(jìn)。在這一系統(tǒng)中可對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制。另外，低成本自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備的開發(fā)，越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外的注意。變流技術(shù)也稱為電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)，它包括用電力電子器件構(gòu)成各種電力變換電路和對(duì)這些電路進(jìn)行控制的技術(shù)，以及由這些電路構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。另外，控制理論和自動(dòng)化技術(shù)密不可分，而電力電子裝置則是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。對(duì)于交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)轉(zhuǎn)差功率消耗較大，從而限制了調(diào)速范圍。串級(jí)調(diào)速是通過(guò)繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢(shì)而產(chǎn)生的。特別是晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能比較完善，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。與帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差。 假定異步電動(dòng)機(jī)的外加電源電壓及負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不變．則電動(dòng)機(jī)在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流近似保持不變。串級(jí)調(diào)速四種基本狀態(tài)方式下能量傳遞方式如圖11所示，圖中不計(jì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部各種損耗，即認(rèn)定定子輸入功率P即為轉(zhuǎn)子輸出功率。適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。考慮使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。為了抑制諧波干擾，一般采用接法的整流變壓器。該電機(jī)定額為連續(xù)定額S1，基本防護(hù)等級(jí)為IP23，基本冷卻方法為ICO1，基本結(jié)構(gòu)和安裝方式為I
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