【正文】 削機(jī)床、造紙機(jī)、高層電梯等需要高性能可控電力拖動(dòng)的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。用經(jīng)典的動(dòng)態(tài)校正方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器須同時(shí)解決穩(wěn)、準(zhǔn)、快、抗干擾等各方面相互有矛盾的靜、動(dòng)態(tài)性能要求，需要設(shè)計(jì)者有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而初學(xué)者則不易掌握，于是有必要建立實(shí)用的設(shè)計(jì)方法。 1．3 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 設(shè)計(jì)要求1. 該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑地速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī)不可逆運(yùn)行，具有較寬地轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍（），系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作。5. 調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)，并且有制動(dòng)措施。3. 驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)計(jì)（模擬觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)電路均可）。根據(jù)不同的器件和保護(hù)的不同要求采用不同的方法。驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)，就是就將信息電子電路穿來(lái)的信號(hào)按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。所以對(duì)晶閘管的觸發(fā)電路也是重點(diǎn)設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在突加給定下的跟隨性能、動(dòng)態(tài)限流性能和抗擾動(dòng)性能等，都比單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)好。機(jī)組供電的直流調(diào)速系統(tǒng)在20世紀(jì)60年代以前曾廣泛地使用著，但該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)還要儀態(tài)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，因此設(shè)備多，體積大，費(fèi)用高，效率低。，其中VT用開(kāi)關(guān)符號(hào)表示任何一種電力電子開(kāi)關(guān)器件，VD表示續(xù)流二極管。 直流斬波器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)原理圖 波形圖 因此，根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求應(yīng)選擇第二個(gè)可控直流電源。 主電路原理圖三相全控制整流電路由晶閘管VTVTVT5接成共陰極組，晶閘管VTVTVT2接成共陽(yáng)極組，在電路控制下，只有接在電路共陰極組中電位為最高又同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接在電路共陽(yáng)極組中電位最低而同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，才構(gòu)成完整的整流電路。70 年代以來(lái), 在我國(guó)的冶金、機(jī)械、制造以及印染工業(yè)等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。但是, 任何調(diào)速系統(tǒng)總是需要啟動(dòng)與停車的, 從電機(jī)能承受的過(guò)載電流有一定限制來(lái)看, 要求啟動(dòng)電流的峰值不要超過(guò)允許數(shù)值。, 電流只在很短的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了最大允許值, 而其他時(shí)間的電流均小于此值, 可見(jiàn)在啟動(dòng)過(guò)程中,電機(jī)的過(guò)載能力并沒(méi)有充分利用。這就要求一個(gè)電流調(diào)節(jié)器來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外邊，叫做外環(huán)。后面需要調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。第四章 主電路各器件的選擇和計(jì)算第四章 主電路各器件的選擇和計(jì)算4．1 變流變壓器容量的計(jì)算和選擇在一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓往往不一致；此外，為了盡量減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求它們相互隔離，故通常要配用整流變壓器，這里選項(xiàng)用的變壓器的一次側(cè)繞組采用△聯(lián)接，二次側(cè)繞組采用Y聯(lián)接。(2)晶閘管并非是理想的可控開(kāi)關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降，用表示。綜合以上因素得到的精確表達(dá)式為： （41）式中 表示當(dāng)控制角時(shí)，整流電壓平均值與變壓器次級(jí)相電壓有效值之比；表示控制角為時(shí)和時(shí)整流電壓平均值之比；C是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)；為變壓器的短路電壓百分比，100千伏安以下的變壓器取，100～1000千伏安的變壓器?。粸殡娋W(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)。對(duì)于本設(shè)計(jì)：為了保證電動(dòng)機(jī)負(fù)載能在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn),計(jì)算所得應(yīng)有一定的裕量,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知,公式中的控制角應(yīng)取300為宜。而一次相電流有效值，所以一次側(cè)容量。,且忽略變壓器一二次側(cè)之間的能量損耗，故 （44）根據(jù)整流變壓器的特性，即 取3，所以，所以整流變壓器的容量為： （45） （46）設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為整流變壓器。～2倍。（1）用于限制輸出電流的脈動(dòng)的臨界電感（單位為mH） （412）式中電流脈動(dòng)系數(shù)，??；電壓脈動(dòng)系數(shù)，三相全控橋；輸出電流的基波頻率，單位為，對(duì)于三相全控橋。 即 （417）（4）折合到交流側(cè)的漏電抗L（單位為mH） L= （418） 式中，%變壓器短路比，一般取為； 為計(jì)算系數(shù)，三相全控橋。這里采用金屬氧化物壓敏電阻的過(guò)電壓保護(hù)。 二次側(cè)過(guò)電壓壓敏電阻保護(hù)（1）壓敏電阻的額定電壓選擇可按下式： （422）式中，壓敏電阻的額定電壓， VYJ型壓敏電阻的額定電壓有：100V、200V、4760V、1000V等；變壓器二次側(cè)的線電壓有效值，對(duì)于星形接法的線電壓等于相電壓。 （427）因此，壓敏電阻額定電壓取650V型壓敏電阻。壓敏電阻承受的額定電壓峰值就是晶閘管控制角=300時(shí)輸出電壓 。過(guò)電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電壓功率或系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)生了激烈的變化，使得系統(tǒng)來(lái)不及轉(zhuǎn)換，或者系統(tǒng)中原來(lái)積聚的電磁能量不能及時(shí)消散而造成的。（1）在交流進(jìn)線中串接電抗器或采用漏抗較大的變壓器，這些措施可以限制短路短路電流。直流開(kāi)關(guān)的應(yīng)根據(jù)下列條件選擇： ① 快速開(kāi)關(guān)的額定電流額定整流電流。（5） 快速熔斷器它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè)，在直流側(cè)與元件直接串聯(lián)。本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的線電壓為380V，熔斷器額定電壓可選擇400V。由于半導(dǎo)體器件體積小、熱容量小，特別像晶閘管這類高電壓、大電流的功率器件，結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制，否則將遭至徹底損壞。根據(jù)快速熔斷器的要求熔斷器的額定電壓 （437） 因此，按本課題的設(shè)計(jì)要求，用于晶閘管過(guò)電流保護(hù)的快速熔斷器的額定電壓可選擇350V。為了基本濾平波頭，應(yīng)有（1~2）Toi=，因此取Toi=2ms=。由前述已求出電樞回路總電感。3. 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：。（3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 （68）滿足近似條件。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 （613）2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 　　 （614）3. 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為 （615）則轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益 K （616）可得ASR的比例系數(shù)為 （617）式中 電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。實(shí)際上，而突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。根據(jù)式（624）計(jì)算得 （625）不能滿足設(shè)計(jì)要求。8. 轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制從計(jì)算得的退飽和超調(diào)量，可知不滿足動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求，因此需加轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器: 含有轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋環(huán)節(jié)中待定的參數(shù)是和，其中轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)，轉(zhuǎn)速微分濾波時(shí)間常數(shù)是以選定，只要確定，就可以計(jì)算出和了?？芍獫M足要求。從以上分析可得出結(jié)論，帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)不僅使轉(zhuǎn)速超調(diào)大大減小，而且大大降低動(dòng)態(tài)速降。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，并與有共同設(shè)計(jì)內(nèi)容的同學(xué)交流，分析、整理和研究課題，先確立了設(shè)計(jì)基本思路，遇到問(wèn)題及時(shí)與指導(dǎo)老師溝通，在老師的指點(diǎn)和自己的努力，最后完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。通過(guò)做課程設(shè)計(jì)，也有了不少的收獲進(jìn)一步了解和掌握了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其控制電路的一些特性，比較全面的將所學(xué)的電力電子和電力拖動(dòng)方面的知識(shí)運(yùn)用于設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)設(shè)計(jì)中一些參數(shù)的計(jì)算也比較清析得到，整個(gè)雙閉環(huán)直流調(diào)速電路分階段地完成，從電力電子方面的設(shè)計(jì)到電力拖動(dòng)方面的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用PI調(diào)節(jié)器，輸出的轉(zhuǎn)速存在這超調(diào)量比較大，而且快速性也相對(duì)受到