雙閉環(huán)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 .....................................................................................................20 課程設(shè)計(jì)專用紙第一章 緒論 自 70 年代以來(lái)，國(guó)外在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)，大量地采用了“晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速”技術(shù)（簡(jiǎn)稱KZ—D 調(diào)速系統(tǒng)） ，盡管當(dāng)今功率半導(dǎo)體變流技術(shù)已有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在工業(yè)生產(chǎn)中KZ—D 系統(tǒng)的應(yīng)用還是占有相當(dāng)?shù)谋戎?。雙閉環(huán)（電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)）調(diào)速系統(tǒng)是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛，經(jīng)濟(jì)，適用的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。但如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求起制動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。在實(shí)際工作中，我們希望在電機(jī)最大電流限制的條件下，充分利用電機(jī)的允許過(guò)載能力，最好是在過(guò)度過(guò)程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度啟動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來(lái)，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。在電動(dòng)機(jī)軸上裝一臺(tái)測(cè)速發(fā)電機(jī) SF ,引出與轉(zhuǎn)速成正比的電壓 Uf 與給定電壓 Ud 比較后,得偏差電壓 ΔU ,經(jīng)放大器 FD ,產(chǎn)生觸發(fā)裝置 CF 的控制電壓 Uk ,用以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,如圖 所示。因轉(zhuǎn)速換包圍電流環(huán)，故稱電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)。 圖 方案二原理框圖 方案論證方案一采用單閉環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)時(shí)整流電路的脈波數(shù) m = 2 ,3 ,6 ,12 , ?,其數(shù)目總是有限的,比直流電機(jī)每對(duì)極下?lián)Q向片的數(shù)目要少得多。把交流分量引到運(yùn)算放大器輸入端,不僅不起正常的調(diào)節(jié)作用,反而會(huì)產(chǎn)生干擾,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成放大器局部飽和,從而破壞系統(tǒng)的正常工作。，不能充分利用電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力獲得最快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，即最佳過(guò)渡過(guò)程。m2，電流過(guò)載倍數(shù) λ=，電樞回路總電阻可取為 R=2Ra=，系統(tǒng)總飛輪矩 GD2= GDd2。轉(zhuǎn)速給定電路可以產(chǎn)生幅值可調(diào)和極性可變的階躍給定電壓或可平滑調(diào)節(jié)的給定電壓。其原理圖如圖 所示。 課程設(shè)計(jì)專用紙 圖 電流檢測(cè)電路原理圖 整流及晶閘管保護(hù)電路設(shè)計(jì)整流電路如圖 所示，在整流電路中主要是晶閘管的保護(hù)問(wèn)題。 圖 整流電路及晶閘管保護(hù)電路 過(guò)電壓保護(hù)和 du/dt 限制凡是超過(guò)晶閘管正常工作是承受的最大峰值電壓的都算過(guò)電壓。阻容吸收電路的參數(shù)計(jì)算式根據(jù)變壓器鐵芯磁場(chǎng)釋放出來(lái)的能量轉(zhuǎn)化為電容器電場(chǎng)的能量存儲(chǔ)起來(lái)為依據(jù)的。晶閘管發(fā)生過(guò)電流的原因主要有：負(fù)載端過(guò)載或短路；某個(gè)晶閘管被擊穿短路，造成其他元件的過(guò)電流；觸發(fā)電路工作不正?；蚴芨蓴_，使晶閘管誤觸發(fā)，引起過(guò)電流?？焖偃蹟嗥饔玫氖倾y質(zhì)熔絲，在同樣的過(guò)電流倍數(shù)下，它可以在晶閘管損壞之前熔斷，這是晶閘管過(guò)電流保護(hù)的主要措施。本系統(tǒng)采用快速熔斷器對(duì)可控硅進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。15V 的直流穩(wěn)壓電源供電，其電路圖如圖 所示。在小功率（1KW）整流電路中，常見(jiàn)的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。 控制電路設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其原理圖如圖 所示。圖 為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 圖 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖基本數(shù)據(jù)直流電動(dòng)機(jī)：264W、220V 、 、1600r/min、Ra=，La=晶閘管裝置放大系數(shù)：Ks=40電樞回路總電阻:R=9++=電流反饋系數(shù)：β=（≈10V/ N）轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：α=（≈10V/n N）設(shè)計(jì)要求靜態(tài)指標(biāo)：無(wú)靜差動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量 σi%≤5%，空載啟動(dòng)到而定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 σn%≤10%參數(shù)計(jì)算 課程設(shè)計(jì)專用紙 UN=230V，α 的整定范圍在 30176。 有 Ce=。?lLTR?系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）確定時(shí)間常數(shù)。（2）確定電流環(huán)設(shè)計(jì)成何種典型系統(tǒng)。ACR 超前時(shí)間常數(shù) = =；電流開(kāi)環(huán)增益：因要求 ，故應(yīng)取 ，因i?lT5%i????此 。 sT???ci? 2）校驗(yàn)忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響的近似條件是否滿足： ，13cimlT??現(xiàn)在 ，滿足近似條件。①電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為 ；②轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) ，??onT根據(jù)所用測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)紋波情況，取 =。 （3）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇。轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率11/????? 1）校驗(yàn)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件是否滿足：iT?? 課程設(shè)計(jì)專用紙現(xiàn)在 ,滿足簡(jiǎn)化條件。設(shè)計(jì)完成的控制系統(tǒng)如圖 所示。系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)如圖 所示。仿真結(jié)果如圖 所示。在第二秒時(shí)，外加一擾動(dòng)信號(hào)，此時(shí)轉(zhuǎn)速受擾動(dòng)信號(hào)影響有所下降，但因?yàn)檗D(zhuǎn)速環(huán)的作用重新將轉(zhuǎn)速拉入穩(wěn)定值。由于在啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三個(gè)階段，即電流上升階段、恒流升速階段和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。ACR 的作用是電流跟隨，過(guò)流自動(dòng)保護(hù)和及時(shí)抑制電壓的波動(dòng)。我們以前學(xué)習(xí)的知識(shí)都漸漸離我們遠(yuǎn)去，甚至不知道、不清楚哪些知識(shí)該用到哪些地方，什么時(shí)候用。 課程設(shè)計(jì)專用紙7 參考文獻(xiàn)[1]王兆安，[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2022.[2]張廣溢，[M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2022.[3][M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2022.[4] DXP 電子電路設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程 [M].北京：人民郵電大學(xué)出版社， 2022.[5] Matlab 仿真[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2022.[6]（第 2 版）[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社. 2022
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