【正文】 的變革。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在軋鋼機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、挖掘機(jī)、海洋鉆機(jī)、金屬切削機(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。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種方法最好。 變化時(shí)間fI遇到的時(shí)間常數(shù)同 變化遇到的相比要大得多，aI（3）改變電樞回路電阻 R。弱磁調(diào)速范圍不大，往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使用，在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。用恒定直流電源或不可控整流電源供電，利用直流斬波或脈寬調(diào)制的方法產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓。因而，PWM 調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，特別是在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中，已經(jīng)完全取代了 VM 系統(tǒng)。為了使轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋分別起作用，系統(tǒng)設(shè)置了電流調(diào)節(jié)器 ACR 和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用具有輸入輸出限幅功能的 PI 調(diào)節(jié)器，且轉(zhuǎn)速和電流都采用負(fù)反饋閉環(huán)。 (2)脈動(dòng)電流(斜波電流 ) 流入電源,對(duì)電網(wǎng)不利,同時(shí)也增加電機(jī)的發(fā)熱。在啟動(dòng)過(guò)程的主要階段，只有電流負(fù)反饋，沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用，既能控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差調(diào)節(jié)，又能控制電流使系統(tǒng)在充分利用電機(jī)過(guò)載能力的條件下獲得最佳過(guò)渡過(guò)程，很好的滿足了生產(chǎn)需求。所以本文選擇方案二作為設(shè)計(jì)的最終方案。主變壓器采用 A/D 聯(lián)結(jié)。為使線路簡(jiǎn)單，工作可靠，裝置體積小，宜采用 KJ004 組成的六脈沖集成觸發(fā)電路。二、根據(jù)給定參數(shù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，并利用模擬電路元件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。四、測(cè)試單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速反饋波形和直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及控制電路的相關(guān)波形。3 單元模塊設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文所設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)直流晶閘管調(diào)速系統(tǒng)主要包含轉(zhuǎn)速給定電路、轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、控制電路、整流及晶閘管保護(hù)電路、電源等幾個(gè)部分。圖 轉(zhuǎn)速給定電路原理圖 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路的主要作用是將轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為與轉(zhuǎn)速稱(chēng)正比的電壓信號(hào)，濾除交流分量，為系統(tǒng)提供滿足要求的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。該電路主要由電流互感器構(gòu)成，將電流互感器接于主電路中，在輸出端即可獲得與主電路電流成正比的電流信號(hào)，起到電氣隔離的作用。為了使晶閘管裝置能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，除了合理選擇元件外，還須針對(duì)元件工作的條件設(shè)置恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。電流負(fù)反饋環(huán)為內(nèi)環(huán)，其作用是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距控制，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。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(chē)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。從圖 啟動(dòng)電流變化的波形可以看到, 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)dmI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dI就要求一個(gè)電流調(diào)節(jié)器來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，如圖 所示。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用 調(diào)節(jié)器。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。PI圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，如下圖 24所示。直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖α轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；β電流反饋系數(shù)分析靜特性的關(guān)鍵是掌握這樣的 PI 調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般存在兩種狀況：①飽和——輸出達(dá)到限幅值。實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。穩(wěn)態(tài)時(shí) ，從而得到下圖 靜特性的 AB 段。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到最大允許電流時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差，得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖中 WASR(s)和 WACR(s)分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。 動(dòng)態(tài)抗擾性能分析1．抗負(fù)載擾動(dòng)對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動(dòng)態(tài)性能是抗擾性能。 2．抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)由圖 和 對(duì)比分析可知1）單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的作用點(diǎn)離被調(diào)量較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)作用受到多個(gè)環(huán)節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電壓擾動(dòng)的性能要差一些。（2）對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。這個(gè)作用對(duì)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來(lái)說(shuō)是十分重要的。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1. 確定時(shí)間常數(shù)（1）PWM 裝置的延長(zhǎng)時(shí)間 Ts。（3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 。i?檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能： ,參照典型 I 型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能，??sTil各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 （410） ciois sssT?????滿足近似條件。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取? （412） ssTonIn 032..?????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 　　 （413） (1))nASRKsWs??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 （414） ????則轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益 （415）1122 ???????ssKnN直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可得 ASR 的比例系數(shù)為 （416）.)( ??????nmenRThCK??式中 電動(dòng)勢(shì)常數(shù) （417）。實(shí)際上，是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，%n??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。/?為基準(zhǔn)值，對(duì)應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速 。另外一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用 Power System 工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。本系統(tǒng)選擇的仿真算法為 ode23tb，仿真 Start time 設(shè)為 0，Stop time 設(shè)為 。下面分析一下仿真的結(jié)果。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零，但是由于積分作用，其輸出還很大，所以出現(xiàn)超調(diào)。改變電阻只能有級(jí)調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（即電機(jī)額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。2）靜止式可控整流器——用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。PWM 變換器的作用是：用 PWM 調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓系列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 靜特性圖 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖中各方塊內(nèi)的符號(hào)代表該環(huán)節(jié)的放大系數(shù)。設(shè)計(jì)中，通過(guò)查閱各種資料，確定了電路中所應(yīng)用器件型號(hào)及管腳圖。首先，拿到設(shè)計(jì)題目時(shí)沒(méi)有深入了解就動(dòng)手設(shè)計(jì)了，以至于遇到問(wèn)題就得問(wèn)，而不是把問(wèn)題集中起來(lái)進(jìn)行找答案，因此浪費(fèi)了不少時(shí)間。此外，還出現(xiàn)了一些接線問(wèn)題。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。參考文獻(xiàn)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[1]華成英，童詩(shī)白主編..高等教育出版社，2022.反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析——MATLAB 語(yǔ)言應(yīng)用[2]薛定宇． ．清華大學(xué)出版社，2022：控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與 CAD[3]張曉華． ．機(jī)械工業(yè)出版社，1999：直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電力電子技術(shù)[4]王兆安． ．第 4 版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022 自動(dòng)控制原理[M] [5]王軍..重慶：重慶大學(xué)出版社，2022.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)[6]邵群濤主編.. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[7]王離九等． ．武漢：華中科技大學(xué)出版社，1991自動(dòng)控制原理[8]胡壽松．：第 4 版．北京：國(guó)防工業(yè)出版社電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[9]陳伯時(shí).（第 2 版）[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社. 2022電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[10]陳伯時(shí).，第 3 版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2