【正文】 系統(tǒng)閉環(huán)以后，由于慣性的存在，在放大器的放大倍數(shù)太大時會出 現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，為此，可先把放大器的放大倍數(shù)調(diào)得小一些，在保證系統(tǒng)是穩(wěn)定的情況下再測系統(tǒng)的靜特性。然后緩慢地加一點給定電壓，使電動機轉(zhuǎn)起來。 在調(diào)試過程中，如果發(fā)現(xiàn)晶閘管不能正常開放，比如沒有整流電壓波形或三相嚴重不對稱，輸出電壓忽高忽低（或為零），這些都說明同步電壓相位不對引起的，應(yīng)重新檢查接線，直到輸出電壓波形正常為止。接好后，再檢查一下線路，確實無誤 后，把給定電位器調(diào)到零，偏置電位器調(diào)到最大（即負的最大值）。首先把給定電壓 Ugn 調(diào)零，暫時把反饋環(huán)節(jié)斷開，調(diào)放大倍數(shù)電位器盡可逆能旋到工作位置，接通放大器電源，測量放大器輸出電壓是否為零，若不為零，應(yīng)調(diào)“調(diào)零電位器”使其為零。首先指定一根電源線為 U 相，用 YU 探頭測量其波形，再用 YV探頭測量另兩相，比 U 相落后 1200 者為 V 相，越前 1200 者為 W 相。主電路放在中間，控制電路可放在上層。 在勵磁回路中，串聯(lián)吸引線圈電流為 的 JL1411ZQ 直流欠電流繼電器，吸引電流可在 3/10至 65/100范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，釋放電流在 1/10至 2/10范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。故取 R0=20 kΩ， R1=ρKPR0，取 ρ=， R1=（ 12120103） =329kΩ， 實取 330 kΩ。 在觸發(fā)器選用 15V? 電源的情況下，鋸齒波同步電壓最大值應(yīng)小于 15V，這里仍按最大移相控制電壓為 15V 計算，則有 【 2】 m a xm a x220 15V15dsCUK U? ? ? （ 56） （ 6）計算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。 若給定電源 15V，只要適當取反饋系數(shù) α，即可滿足系統(tǒng)要求。但考慮到同步變壓器功率很小，一般每相不超過 1W。 為實現(xiàn)弱磁保護，在磁場回路中串入欠電流繼電器 KA2，動作電流可通過RP 調(diào)整?？焖偃蹟嗥鞯念~定電流 RNI 為有效值，當通過快速熔斷器的電流為 時，在 4h 內(nèi)不會熔斷；如果通過快速熔斷器的電流為 RNI 的 6 倍，在 20ms 以內(nèi)就可以熔斷。因此，為了在故障狀態(tài)下保護晶閘管裝置的安全，必須采用適宜的過電流保護措施，在發(fā)生過電流短路和過載時快速切斷或使電流迅速下降，保證晶閘管免受損壞。壓敏電阻由氧化鋅、氧化鉍等燒結(jié)而成的非線性電阻元件。 取 ? ， 35dR ??。 阻容吸收裝置中， 1C （ μF ）的計算公式為 【 3】 21121 1 0 . 0 2 4 51 7 3 2 0 0 . 5 5 μ F33 5 0 1 1 0 3gslICK fU? ?? ? ? ? ?? （ 316） 1R 的阻值 （ ? ）計算公式為【 3】 ， 212 2 1 1 0 33 3 0 . 1 7 1 0 7 . 9 70 . 0 2 4 5lg URK I?? ? ? ? ? ?? （ 317） 1R 的功率 （ W ）計算公式為【 3】 ? ? ? ?2 21 3 2 1 0 . 2 5 0 . 0 2 4 5 1 0 7 . 9 7 5 . 4 6 WgP K I R?? ? ? ? ? ? （ 318） 以上各式中， 2lU 為變壓器次級空載線電壓， V； 2I 為變壓器次級線電流， A： sf為電源頻率， Hz； 1gK 、 2gK 、 3gK 為計算系數(shù)，對三相橋 式電路，分別為 17 【 3】 ； ? 為變壓器勵磁電流對額度電流的標么值，一般取 ～ 。 因此，晶閘管的保護成為調(diào)速系統(tǒng)主電路的重要組成部分。 在工程設(shè)計中，為滿足限制電流波動和保證電流連續(xù)這兩方面的要求，主電路中總電感量 zL 應(yīng)取式（ 310）和式（ 312）計算結(jié)果中的最大者。一般，三相整流電路取 m? 為 5%～ 10%,單相電路 取 m? 小于 20%。 平波電抗器參數(shù)計算 21 為了限制輸出電流脈動和保證最小負載電流時電流連續(xù)，整流器主電路中常要串聯(lián)平波電抗器。 考慮上述因數(shù)影響之后，整流變壓器輸出整流電壓為 m in 2 r2 .3 4 c o sd s T d a dU U n U U U U??? ? ? ? ? ?? ? ? （ 34） 將有關(guān)各量代入整理可得 2 cum i n 2%2 . 3 4 c o s 2 . 3 4 c o s100d s Tkg x gU n U UU upK K K S? ? ?? ? ? ???? （ 35） 本設(shè)計取負載系數(shù) ? ， ? ，短路電壓百分比 %5ku ? ，初次設(shè)計銅耗可略去不計， sn 取 2， 0min 25? ? ，r 2 . 50 . 2 5 % 2 2 0 0 . 5 5 V1000dNUU? ? ? ? ? ?，取管壓降 T ? V。通常取電源電壓為最低值恰好滿足負載要求，并作為選擇額定電壓 U2 的依據(jù)，設(shè)計中常取 εmin=～ 。 控制器采用 P 調(diào)節(jié)器，電流反饋信號來自檢測主電路電流 dI 的霍耳元件，反饋系數(shù)為 ? ，臨界截止電流為 dcrI ，穩(wěn)壓管的擊穿電壓為 brU ，于是有 dcr brIU? ? (22) 帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 24 所示 ， 由圖 24 可寫出該系統(tǒng)兩 段靜特性的方程式。 如果采用某種方法，當電流大到一定程度時才接入電流負反饋以限制電流，而電流正常時僅有轉(zhuǎn)速負反饋起作用控制轉(zhuǎn)速。 有些生產(chǎn)機械的電動機可能會遇到堵轉(zhuǎn)的情況。因此，勵磁繞組采用三相不可控橋式整流電路供電，電源可從主變壓器二次側(cè)引入。 調(diào)速范圍 D=10， 系統(tǒng)靜差率 s5%； 電流脈動系數(shù)： m? ≤ 10%。 對含有直流分量的非正弦周期電量而言， 定義最低次諧波的幅 值與平均值的比值為脈動系數(shù) m? ，其大小可表示波形的平直程度。一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的 機械特性是互相平行的 。 在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分擋地（有級）或 平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速； （ 2）穩(wěn) 速 。 （ a）原理圖 （ b）電壓波形圖 t O u Us Ud T ton M + + _ _ VD VT U s 控制電路 9 圖 13 直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)圖 這樣，電動機得到的平均電壓為 ond s stU U UT ??? （ 12） 式中 T—晶閘管的開關(guān)周期； ont —開通時間； ? —占空比， ? = ont / T = ont f ； 其中， f 為開關(guān)頻率。 晶閘管對過電壓、過電流和過高的 dV/dt 與 di/dt 都十分敏感，若超過允許值會在很短的時間內(nèi)損 壞器件。 此系統(tǒng)設(shè)備多、體積大、費用高、效率低；但運行可靠、維護方便，在目前的生產(chǎn)設(shè)備中尚有 應(yīng)用。改變電阻只能有級調(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（即電機額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。由于磁通 ? 超過額定值易飽和，所以只能弱磁調(diào)速。 有理由 相信在未來高性能的拖動技術(shù)領(lǐng)域中，特別是在微特功率控制電機調(diào)速系統(tǒng)， 在 相當長時期內(nèi)仍將采用直流 可調(diào)傳 動系統(tǒng)。為了控制電動機的運行，就要為電動機配上控制裝置。而直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好以及具有良好的動態(tài)性能，在高性能的 電力 拖動 控制技術(shù)領(lǐng)域中， 今后 相當長時期內(nèi) 仍將 采用直流電力拖動系統(tǒng)。電動機負荷約占總發(fā)電量的 60%～ 70%，成為用電量最多的電氣設(shè)備。因此，長期以來（ 20 世紀 80 年代以前）在變速傳動領(lǐng)域中，直流調(diào)速一直占據(jù)主導(dǎo)地位。降壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。由于串電阻要消耗功率，機械特性變差（軟）。 圖 11 直流發(fā)動機機組 由原動機 M（柴油機、交流異步或同步電動機）拖動直流發(fā)電機 G 實現(xiàn)變流，由 G 給需要調(diào)速的直流電動機 M 供電，調(diào)節(jié) G 的勵磁電流 if 即可改變其輸出電壓 U，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速 n。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在 10 4 以上，其門極電流可以直接用晶體管來控制，不再像直流發(fā)電機那樣需要較大功率的放大器。 在原理圖中， VT 表示電力電子開關(guān)器件， VD 表示續(xù)流二極管。 直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)作為一種新技術(shù)，發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛，特別在中、小容量的系統(tǒng)中，已取代 VM 系統(tǒng)成為主要的直流調(diào)速方式。 （ 2）靜差率 s。對于同一個調(diào)速系統(tǒng)， ?nN 值一定，由式（ 18）可見，如果對靜差率要求越嚴，即要求 s 值越小 時，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。采 用控制電樞電壓改變電動機的轉(zhuǎn)速，電樞電壓由三相橋式整流電路提供。采用電流截止負反饋進行限流保護，出現(xiàn)故障電流時由過流繼電器切斷主電路電源。 U C RH CTi, f e ed b a ckU + 3R1R C+ RR/2R*nUd b rIU? ?01R02R03R 14 采用轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突然加上給定電壓時，由于慣性，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來，反饋電壓仍為零，相當于偏差電壓，差不多是其穩(wěn)態(tài)工作值的 1+K 倍。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個物理量基本不變，就應(yīng)該引入那個物理量的負反饋。后者線路更為簡單。 （ 1）次級 相電壓 U2 的計算 。 4）交流電源系統(tǒng)電抗引起的換向過程電壓損失 dU? ：計算中，可用整流變壓器漏抗 xs 近似表示電源系統(tǒng)的電抗。 變壓器參數(shù)歸納如下： 初級繞組三角 形接法， U1=380V， I1=14A；次級繞組星形接法， U2=110V，I2=46A；等值容量 ST= 晶閘管的選擇 （ 1）晶閘管的電壓定額 TNU? 。串聯(lián)平波電抗器可以減小電流中的交流分量，使 負載獲得較為平穩(wěn)的直流電流。當負載最小連續(xù)電流為 mindI 時，為保證電流連續(xù)所需的回路總電感量 L 為 2minLLdULKI? （ 311） 式中， L 為回路總電感量， mH； LK 為臨界電感計算系數(shù)，各種整流電路的 LK 值見表 31。 整流設(shè)備保護電路計算 電力電子器件承受過電壓和過電流的能力較低，一旦電壓電流超過額定值，器件極易損壞造成損失，需要采取保護措施。 為吸收變壓器釋放出來的磁場能量，可在變壓器二次測并聯(lián)電阻和電容吸收電，由于電容兩端的電壓不能突變，可以快速吸收造成過電壓的磁場能量；電阻可以起阻尼作用，并可在電磁過程中消耗造成過電壓的能量。另外，由于直流側(cè)快速開關(guān)（或熔斷器）切斷負載電流時，變壓器釋放的儲能也產(chǎn)生過電壓，盡管交流側(cè)保護裝置能適時地保護這種過電壓，仍會通過導(dǎo)體的晶閘管反應(yīng)到直流側(cè)，為此，直流側(cè)也應(yīng)裝設(shè)過電壓保護，用于抑制過電壓。 抑制 換相過電壓的電容 bC （ μF ）的計算公式為 【 3】 ? ? ? ? ? ? 3 3b = 2 4 1 0 2 4 3 5 1 0 0 . 0 7 0 . 1 4 μ FTaCI ? ? ? ? ? （ 321） 電阻 bR 通常取 10? ～ 30? ，其功率的計算公式為 2262 2 1 1 05 0 0 . 1 0 1 0 0 . 1 2 1 W1bR s b sUP f C n ?? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ 322） 26 式 （ 321）、（ 322） 中， sn 為整流器件串聯(lián)的個數(shù)，為 1； 2U 為整流器件反向電壓的幅值。 過電流保護 晶閘 管裝置在運行時有可能產(chǎn)生過電流現(xiàn)象?？焖偃蹟嗥骶哂型ㄟ^電流越大，熔斷時間短的特點，適合做短路保護，但不宜作過載保護。 由式 （ ） 得 RN551. 53 1. 57 354 0. 8 I? ? ? ?? ?? 工作回路（線）電壓有效值為 110 3 191V? ，故應(yīng)選額定電流為 50A，額定電壓為 200V 的熔斷器。這里選用 3DG12B 作為脈沖功率放大管，其極限參數(shù) BVCEO=45V，ICM=300mA，完全能滿足要求。 測速發(fā)電機的選擇 由 電機產(chǎn)品樣本查得，選用 55CY61 型永磁直流發(fā)電機。 0