【正文】 術(shù)數(shù)據(jù)： 直流電動(dòng)機(jī)： PN=90KW， UN=440V ， IN=220A ， nN=1800r/min 最大允許電流 Idbl= 三相全控整流裝置 ： Ks=4048 電流過載倍數(shù)為 ?? 系統(tǒng)主電路： R∑= ， 機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm= （ 2） 技術(shù)指標(biāo) 穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無靜差 動(dòng)態(tài)指標(biāo)： 轉(zhuǎn)速超調(diào)量 δn ＜ 8%， 電流超調(diào)量 ? i ? 5%， 調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間 (調(diào)節(jié)時(shí)間） ts≤1s 要求完成的任務(wù) 1． 技術(shù)要求： （ 1） 該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑的速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī) 不 可逆運(yùn)行，具有較寬的調(diào)速范圍（ D≥10 ），系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作 。晶閘管問世后，生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管 —電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱VM 系統(tǒng)），和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)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。 系統(tǒng)主電路： R∑= ，機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm=。 PN=90KW, ????? ,220,440m i n ,/1800 anomnomnom RAIVUrn ,電流過載倍數(shù)為 ?? 。直流電動(dòng)機(jī)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)域中得到應(yīng)用。最后給出參考資料和設(shè)計(jì)體會(huì)。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲角 а的大小來控制輸出電壓 Ud 的大小，從而改變電動(dòng)機(jī) M 的電源電壓。把該電路應(yīng)用于本設(shè)計(jì)，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 。為此，晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通。 考慮到控制角 α 增大，會(huì)使負(fù)載電流斷續(xù)，并且負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于電流斷續(xù)和直流的脈動(dòng)，會(huì)使晶閘管導(dǎo)通角 θ 減少，整流器等效內(nèi)阻增大，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，換向條件惡化，并且增加電動(dòng)機(jī)的損耗，故在直流側(cè)串接一個(gè)平波電抗器，以限制電流的波動(dòng)分量，維持 電流連續(xù)。這時(shí)就要采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。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。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。電流調(diào)節(jié)器根據(jù)電流給定電壓 ?iU 和電流反饋電壓 iU 的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，其輸出是功率變換器件（三相整流裝置）的控制信號(hào) cU 。影響 U2值的因素有： （ 1） U2值的大小首先要保證滿足負(fù)載所需求的最大直流值 Ud （ 2）晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降，用 UT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)就要產(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 U2 精確表達(dá)式為： A= Ud0/U2，表示當(dāng)控制角 α=0176。根據(jù)規(guī)定， 允許波動(dòng) +5%~10%，即 ε=~ C 是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) 為 NNa URIr ??， 表示電動(dòng)機(jī)電樞電路總電阻 ?R 的標(biāo)么值，對(duì)容量為 15~150KW 的電動(dòng)機(jī)，通常ra=~。I d , KI2為各種接線形式時(shí)變壓器次級(jí)電流有效值和負(fù)載電流平均值之比。即必須使元件的額定電流有效值大于流過元件實(shí)際電流的最大有效值。 電樞電感量 LM 按下式計(jì)算 )(210 3 mHIPnUKLNNNDM ?? P—電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù) KD—計(jì)算系數(shù)，對(duì)一般無補(bǔ)償電機(jī)： KD=8~12 對(duì)于本設(shè)計(jì)， P=2， KD=10 則 對(duì)于本設(shè)計(jì)， 331 0 1 0 4 4 0 1 0 2 .7 7 ( )2 2 2 1 8 0 0 2 2 0DNM NNKUL m HP n I? ? ?? ? ?? ? ? 整流變壓器漏電感折算到次級(jí)繞組每相的漏電感 LB按下式計(jì)算 )(100% 2 mHIUUKL dKBB ?? ④ U2—變壓器次級(jí)相電壓有效值 Id—晶閘管裝置直流側(cè)的額定負(fù)載電流 KB—與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) 對(duì)于本設(shè)計(jì)， KB=， %KU =5 則 可求得， 2% 5 2 7 03 . 9 0 . 2 4 ( )1 0 0 1 0 0 2 2 0KBBdUUL K m HI? ? ? ? ? ? 由此看出， 變流器在最小輸出電流 Idmin 時(shí)仍能維持電流連續(xù)時(shí)電抗器電感量 L 按下式計(jì)算 武漢理工大學(xué)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 9 min2dI UKL ?? K 是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)，三相全控橋 K 取 2m i n0 . 6 9 3 2 7 0 1 7 . 0 1 ( )2 2 0 5 %dKUL m HI ??? ? ?? 使輸出電流連續(xù)的臨界電感量 L 平 =LLM2LB==(mH) 電抗器電感量應(yīng)大于 15 mH。 RC 支路電流 IC近似為 662 1 0 2 3 . 1 4 5 0 6 6 2 7 0 1 0 1 . 2 4 6 ( )CCI fC U A? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 電阻 R 的功率為 2 2( 3 ~ 4) ( 3 ~ 4) 46 22 103 ~ 136 ( )RCP I R W? ? ? ? ? 武漢理工大學(xué)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 11 ② 直流側(cè)的過電壓保護(hù) 整流器直流側(cè)開斷時(shí)，如直流側(cè)快速開關(guān)斷開或橋臂快熔熔斷等情況，也會(huì)在 A、B 之間產(chǎn)生 過電壓，如圖 32 所示本設(shè)計(jì)用非線性元?dú)饧种七^電壓，在 A、 B 之間接入的是壓敏電阻，這是由氧化鋅、氧化鉍等燒結(jié)制成的非線性電阻元件，它具有正反向相同的很陡的伏安特性，擊穿前漏電流為微安數(shù)量級(jí)，損耗很小，過電壓時(shí) (擊穿后 )則能通過達(dá)數(shù)千安的浪涌電流， 所以抑制電流能力很強(qiáng)。 武漢理工大學(xué)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 12 圖 33 過電流保護(hù) 在電路中串接的器件是快速熔斷器，這是一種最簡(jiǎn)單有效而應(yīng)用最普遍的過電流保護(hù)元件，其斷流時(shí)間一般小于 10ms，按圖 34 接法熔斷器與每一個(gè)晶閘管元件相串聯(lián)，可靠的保護(hù)每一個(gè)晶閘管元件。 KJ041 為 6 路雙脈沖形成器，它是三相全空橋式電路的觸發(fā)器，它具有雙脈沖形成和電子開關(guān)封鎖等功能。本設(shè)計(jì)主電路整流變壓器采用 D， y11 聯(lián)結(jié)，同步變壓器采用 D， y11， 5 聯(lián)結(jié)。 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 T∑i：按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 T∑i=Ts+Toi=。 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù) ηi=Tl=。 176。 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 :1/（ 3Ts） =1/（ 3） =＞ ωci，滿足近似條件。 按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 δi=%＜ 5%（見表 52），滿足設(shè)計(jì)要求。 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件 iI wssTK ??? ??? 11 ， 滿足簡(jiǎn)化條件 ， 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 onI wssTK ??? ?? 11 ， 滿足近似條件。 表 53 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)（按 Mmin 準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系） 設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù) z=0，已知 λ=， IN=220A， nN=1800r/min，Ce=?min/r， Tm=， T∑n=。 (3)修改模塊參數(shù)：雙擊模塊圖案，則出現(xiàn)關(guān)于該圖案的對(duì)話框，通過修改對(duì)話框內(nèi)容來設(shè)定模塊的參數(shù)。 (2)啟動(dòng)仿真：點(diǎn)擊 按鈕，仿真啟動(dòng)，雙擊示波器就可以發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果如下圖63： 圖 63轉(zhuǎn)速環(huán)空載高速起動(dòng)波形圖 觀察波形可發(fā)現(xiàn) ASR調(diào)節(jié)器經(jīng)過了不飽和，飽和，退飽和三個(gè)階段，最終穩(wěn)定與給定轉(zhuǎn)速。電流最后穩(wěn)定在額定值。本次課程設(shè)計(jì)為對(duì)我將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作需要打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。如本設(shè)計(jì)中用到了工廠供電的絕大多數(shù)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)方案，因此在設(shè)計(jì)過程中側(cè)重了知識(shí)系統(tǒng)化能力的培養(yǎng)，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了很好的理論基礎(chǔ)。