【正文】 術(shù)數(shù)據(jù)： 直流電動機： 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∑= ， 機電時間常數(shù) Tm= （ 2） 技術(shù)指標 穩(wěn)態(tài)指標：無靜差 動態(tài)指標： 轉(zhuǎn)速超調(diào)量 δn ＜ 8%， 電流超調(diào)量 ? i ? 5%， 調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時間 (調(diào)節(jié)時間） ts≤1s 要求完成的任務 1． 技術(shù)要求： （ 1） 該調(diào)速系統(tǒng)能進行平滑的速度調(diào)節(jié)，負載電機 不 可逆運行，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 —電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱VM 系統(tǒng)），和旋轉(zhuǎn)變流機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∑= ，機電時間常數(shù) Tm=。 PN=90KW, ????? ,220,440m i n ,/1800 anomnomnom RAIVUrn ,電流過載倍數(shù)為 ?? 。直流電動機具有良好的起、制動性能，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領(lǐng)域中得到應用。最后給出參考資料和設計體會。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，從而改變電動機 M 的電源電壓。把該電路應用于本設計，能實現(xiàn)電動機連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動機不可逆運行等技術(shù)要求 。為此，晶閘管必須嚴格按編號輪流導通。 考慮到控制角 α 增大，會使負載電流斷續(xù)，并且負載為直流電動機時，由于電流斷續(xù)和直流的脈動，會使晶閘管導通角 θ 減少，整流器等效內(nèi)阻增大，電動機的機械特性變軟，換向條件惡化，并且增加電動機的損耗，故在直流側(cè)串接一個平波電抗器，以限制電流的波動分量，維持 電流連續(xù)。這時就要采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設置兩個調(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 cU 。影響 U2值的因素有： （ 1） U2值的大小首先要保證滿足負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，導通時有一定的管壓降，用 UT表示 （ 3）變壓器漏抗的存在會產(chǎn)生換相壓降 （ 4）平波電抗器有一定的直流電阻，當 電流流經(jīng)該電阻時就要產(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 精確表達式為： A= Ud0/U2，表示當控制角 α=0176。根據(jù)規(guī)定， 允許波動 +5%~10%，即 ε=~ C 是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) 為 NNa URIr ??， 表示電動機電樞電路總電阻 ?R 的標么值，對容量為 15~150KW 的電動機，通常ra=~。I d , KI2為各種接線形式時變壓器次級電流有效值和負載電流平均值之比。即必須使元件的額定電流有效值大于流過元件實際電流的最大有效值。 電樞電感量 LM 按下式計算 )(210 3 mHIPnUKLNNNDM ?? P—電動機磁極對數(shù) KD—計算系數(shù)，對一般無補償電機： KD=8~12 對于本設計， P=2， KD=10 則 對于本設計， 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繞組每相的漏電感 LB按下式計算 )(100% 2 mHIUUKL dKBB ?? ④ U2—變壓器次級相電壓有效值 Id—晶閘管裝置直流側(cè)的額定負載電流 KB—與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) 對于本設計， 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 時仍能維持電流連續(xù)時電抗器電感量 L 按下式計算 武漢理工大學《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程設計說明書 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《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程設計說明書 11 ② 直流側(cè)的過電壓保護 整流器直流側(cè)開斷時，如直流側(cè)快速開關(guān)斷開或橋臂快熔熔斷等情況，也會在 A、B 之間產(chǎn)生 過電壓，如圖 32 所示本設計用非線性元氣件抑制過電壓，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，損耗很小，過電壓時 (擊穿后 )則能通過達數(shù)千安的浪涌電流， 所以抑制電流能力很強。 武漢理工大學《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程設計說明書 12 圖 33 過電流保護 在電路中串接的器件是快速熔斷器，這是一種最簡單有效而應用最普遍的過電流保護元件，其斷流時間一般小于 10ms，按圖 34 接法熔斷器與每一個晶閘管元件相串聯(lián)，可靠的保護每一個晶閘管元件。 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。本設計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)小時間常數(shù)之和 T∑i：按小時間常數(shù)近似處理，取 T∑i=Ts+Toi=。 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(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)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標為 δi=%＜ 5%（見表 52），滿足設計要求。 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件 iI wssTK ??? ??? 11 ， 滿足簡化條件 ， 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 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（按 Mmin 準則確定參數(shù)關(guān)系） 設理想空載起動時，負載系數(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)于該圖案的對話框，通過修改對話框內(nèi)容來設定模塊的參數(shù)。 (2)啟動仿真：點擊 按鈕，仿真啟動，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。本次課程設計為對我將來的畢業(yè)設計和工作需要打下了扎實的基礎。如本設計中用到了工廠供電的絕大多數(shù)的基礎理論和設計方案，因此在設計過程中側(cè)重了知識系統(tǒng)化能力的培養(yǎng)，為今后的工作和學習打下了很好的理論基礎。