【正文】 ，對(duì)晶閘管整流裝置在整流器功率很小時(shí)（ 4KW 以下），用單相整流電路，功率較大時(shí)用三相整流 電路。 在三相整流電路中，主要有三相零式整流電路、三相全控橋式整流電路和三相半控橋式整流電路。而三相全控橋式整流電路，在輸出 電流和電壓相同時(shí)，電源相電壓可較三相零式整流電路小一半。三相全控橋式整流電路的缺點(diǎn)是整流器件用得多，需要六個(gè)觸發(fā)電路，需要 220V 電壓的設(shè)備也不能用 380 電網(wǎng)直接供電，而要用整流變壓器。 觸發(fā)電路的選擇 目前觸發(fā)電路主要有阻容移相觸發(fā)電路、單結(jié)晶體觸發(fā)電路、正弦波同步觸發(fā)電路、鋸齒波同步觸發(fā)電路，以及集成觸發(fā)電路等。 整流變壓器的設(shè)計(jì) 變壓器二次側(cè)電壓 U2 的計(jì)算 U2 是一個(gè)重要的參數(shù)，選擇過低就會(huì)無法保證輸出額定電壓。時(shí) 整流電壓 0dU 與二次電壓 2U 之比 , 即A= 0dU / 2U ； B延遲角為α?xí)r輸出電壓 2U 與 0dU 之比，即 B= dU / 0dU ； ε —— 電網(wǎng)波動(dòng)系數(shù)； 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用公式： ? ? BAUU d?~12 ? (23) 由表查得 A=；取ε =；α角考慮 10176。 380179。 此外，還需注意以下幾點(diǎn)： ①當(dāng)周圍環(huán)境溫度超過 +40℃時(shí)，應(yīng)降低元件的額定電流值。故選晶閘管的型號(hào)為 MFC70A。 過電壓保護(hù) 以過電壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)過壓保護(hù)、直流側(cè)過電壓保護(hù)和器件兩端的過電壓保護(hù)三種。 C≥ 6 emI S/U22=6179。F 耐壓≥ =179。 shU 選取 : S=, S=50~100KVA， shU =1~5，所以 shU =3 R≥ U22/S emshIU =179。 50179。 179。 120= 流通量取 5KA。因此，一般不采用阻容保護(hù)，而只用壓敏電阻作過電壓保護(hù)。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值 mU 的 ～ 倍。 120=441V 選 C 為 CZ402型金屬化紙介質(zhì)電容器 , 耐壓為 450V。 過電流保護(hù) 快速熔斷器的斷流時(shí)間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施。 113=≈ 140A 平波電抗器的計(jì)算 為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。 根據(jù)本電路形式查得 1K = 所以 1L = % ?? = （ 2）限制輸出電流脈動(dòng)的臨界電感量 2L 由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，因此輸出電流波形也是脈動(dòng)的。平波電抗器的臨界電感量 2L （單位為 mＨ）可用下式計(jì)算 diISUKL 222 ? （ 212） 式中 2K －系數(shù)，與整流電路形式有關(guān)， iS －電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常三相電路 iS ≤（ 5～ 10）％。 本設(shè)計(jì)中取 TK =、 shU =3 所以 TL =179。 勵(lì)磁電路元件的選擇 整流二極管耐壓與主電路晶閘管相同，故取 700V。 exRP 為與電動(dòng)機(jī)配套的磁場(chǎng)變阻器，用來調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。 7 8 1 57 9 1 5B1B23C13C23C33C43C53C6~1 7 V~1 7 V+ 1 5 V 1 5 V3 D 13 D 2圖 23 177。 ④ 電流調(diào)節(jié)器的選擇 因?yàn)殡娏鞒{(diào)量 %5?i? ，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，故可用 PI 型電流調(diào)節(jié)器? ? ? ?sKsW iiiA C R ?? 1?? 。 3R1 是為了避 0免運(yùn)算放大器長(zhǎng)期工作產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，其阻值較大，可取 。 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件： 11 1 1 1 1 8 0 .83 3 0 .0 0 1 7 0 .0 0 2 cis o i sTT ??? ? ? ? ???，滿足條件。 ASR 的比例系數(shù)為 ： ? ? 1 ????? ??????? ? n men RTh TChK ??。 （ 5）計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容： 取 0R =40 ?k ，則 ?????? kRKR nn 4 2 8 0 70 ，取 4300?k 。設(shè)理想空載 z=0， h=4 時(shí)，查得bCCmax? =%，所以 n? =2（bCCmax? ）（ z?? ）mnN TTnn ?? ?? = %10% 1 6 4 5 01 1 5 2% ??????? ，滿足設(shè)計(jì)要求 17 第 6 章 系統(tǒng) MATLAB 仿真 本次系統(tǒng)仿真采用目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件 MATLAB，使用 MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法有兩種，一是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用 MATLAB 的 Simulink 工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。模型由晶閘管 直流電動(dòng)機(jī)組成的主回路和轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器組成的控制回路兩部分組成。電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸出端其后面的環(huán)節(jié)運(yùn)算后，得到移相控制電壓，去控制整流橋的輸出電壓。 18 圖 81 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的控制電路包括：給定環(huán)節(jié)、 ASR、 ACR、限幅器、偏置電路、反相器、電流反饋環(huán)、速度反饋環(huán)等，因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中單片機(jī)代替了控制電路絕大多數(shù)的器件，所以在此直接給出各部分的參數(shù)，各部分參數(shù)設(shè)置參考前幾章各部分的參數(shù)。從仿真結(jié)果可以看出，它非常接近于理論分析的波形。第 三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后。 從以上的仿真結(jié)果可看出，所設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿足要求。對(duì)礦井交流提升機(jī)的電控系統(tǒng)用可編程控制器進(jìn)行改造，代替了原來的繼電器控制，多級(jí)切換電阻，低頻制動(dòng)。傳統(tǒng)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)雖然效率高，但是其功率因數(shù)卻很低。斬波式逆變器串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)雖然比傳統(tǒng)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)多 了一個(gè)斬波器環(huán)節(jié)，但前者的逆變器容量較后者小，所節(jié)約的成本足以抵償斬波器的成本。此三個(gè)元件構(gòu)成斬波升壓電路。直流回路各點(diǎn)波形如圖 22 所示。 斬波電路和逆變器 UI 的共同作用相當(dāng)于普通串調(diào)系統(tǒng)中 ? 可調(diào)的有源逆變器的作用。下面將著重介紹雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理。 ASR, ACR 分別為速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，均為 PI 調(diào)節(jié)器，由數(shù)字信號(hào)處理信號(hào)（ DSP)產(chǎn)生。這就要求在起動(dòng)過程中，把電動(dòng)機(jī)的電流當(dāng)作被調(diào)量，使之維持為電機(jī)允許的最大值 Idm ，并保持不變。該脈沖波經(jīng)隔離去改變斬波器的占空比 ? ，可以調(diào)整轉(zhuǎn)子電流，從而改變電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。從閉環(huán)反饋的結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)是內(nèi)環(huán) 。（ 6 脈沖觸發(fā)電路仿真如下圖） 圖 2— 4 6 脈沖觸發(fā)電路仿真模 型 系統(tǒng)的建模 利用 Simulink 和 Power system 工具箱，然后按系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)關(guān)系連接起來，即得到繞線式異步電動(dòng)機(jī)斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型（主電路仿真模型見錄）。 設(shè)置仿真的終止時(shí)間為 l Os，仿真算法選擇 ode23tb, ode23tb 屬于 TRBDF2算法，適合與求解剛性問題，對(duì)于求解允許誤差比較寬的問題結(jié)果好。先開環(huán)、后閉環(huán) 。脈沖觸發(fā)器開關(guān)信號(hào)為 ” 0” ，即開放觸發(fā)器 。 m，脈沖放大器系數(shù)取100。 MATLAB也會(huì)自動(dòng)將每個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)存入 MATLAB 命令中，用“ tout”這個(gè)變量保存起來。 (2)調(diào)速范圍寬，由圖 2— 6 可見，轉(zhuǎn)速 可從 500r/min 至 780r/min(由于轉(zhuǎn)子整流器、逆變變壓器等裝置的存在，電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速 )之間連續(xù)可調(diào)。 (4)斬波串調(diào)系統(tǒng)的仿真模型是正確的，可以作為后續(xù)斬波串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)，加以開發(fā)和利用。特別是對(duì)這門課程中比較重要的知識(shí)，同時(shí)通過此次設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了掌握這門技術(shù)的興趣和決心。