【正文】 在此深表謝意！同時(shí)我感謝很多不知名的網(wǎng)友，他們在技術(shù)論壇上對我疑問的解答使我 受益非淺。另外通過設(shè)我還總結(jié)出一些可以改善調(diào)速系統(tǒng)功率因素的方法，也沒能在論文中列出，有待于進(jìn)一步分析研究。 綜上所述，串級調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)子整流器為第一工作狀態(tài)時(shí)的調(diào)速性能，相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻較大又有電樞反映的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。 圖 55 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 + + fnU dI gnfnUK LI n ( 1)nnnKss?? ?( 1)nnnKss?? ? 121fiiKTs? ?121fiiKTs? ? 1JTs1JTs + + + + n 11onTs? ( 1)nnnKss?? ? 1 1oiTs? ( 1)iiiKss?? ? 1VVKTs? 1LnLnKTs? 1JTs 1fnfnKTs? 1fifiKTs? 01dUn01dUn 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 調(diào)速 系統(tǒng)仿真 1. 根據(jù)上面的 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，由 計(jì)算所得到的各參數(shù)代入，可到仿真結(jié)構(gòu)框圖如圖 56所示： 圖 56 系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 圖 57 系統(tǒng)仿真曲線 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 經(jīng)過仿真得到如圖 57所示的仿真曲線，可看出超調(diào)量在要求允許范圍內(nèi)， 上升時(shí)間大約在 1秒，響應(yīng)速度比較快，調(diào)節(jié)時(shí)間約 為 秒，有一定的抗擾動(dòng)能力，基本達(dá)到要求的調(diào)速指標(biāo)。 經(jīng)過線形處理后的轉(zhuǎn)矩常數(shù)： 39。 目前，隨著軟件的不斷升級換代， Simulink 在軟硬件的接口方面有了長足的進(jìn)步，使用 Simulink 已經(jīng)可以很方便的進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號控制和處理、信息通信以及 DSP 處理。 Simulink 模型可以用來模擬線性或者非線性、連續(xù)或離散或者兩者的混合系統(tǒng)，也就是說它可以用來模擬幾乎所有可遇到的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。 實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái) 。 （ 1）電流環(huán)參數(shù)計(jì)算 ： 由 R? 公式中，將 maxSS? 代入可以推得： 39。 0nnR KR? 取 0 10RK?? 則 39。在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，電流環(huán)能及時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流，以保持所需的電磁轉(zhuǎn)距。圖中速 度調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器均采用 PI調(diào)節(jié)器。壓敏電阻的主要缺點(diǎn)是持續(xù)的平均功率太小，如果正常的工作電壓超過了它的額定電壓，在很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)燒壞?？焖偃蹟嗥鞯臄嗔鲿r(shí)間在 10ms 以內(nèi)。kn 139。這樣 ，一般取最小逆變角 min? 不小于 30 ，使前后相晶閘管換相時(shí)間留有裕度。min? ? ? ?? ? ? 。強(qiáng)迫延時(shí)換相只說明在 Id 超過某一值時(shí)，整流器件比自然換相點(diǎn)滯后 p? 角換流，但從總體上看， 6 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 個(gè)器件在 360 度內(nèi)輪流工作，每一對器件的換流過程最多只能是 60 ，也就是說， Id再大，只能是 ? =60 不變。 轉(zhuǎn)子回路中接入的電抗器 Ld， 可以 使小負(fù)載時(shí)電流連續(xù)并限制電流脈動(dòng)分量。 eT mP msP 1 n1 (1 ) msP? 0 n1 s,n CUU ~ 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)主 電 路 設(shè)計(jì) 圖 23 晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)主電路 上圖為晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)主電路圖， M 為三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子相電 動(dòng)勢 0rsE 經(jīng)過三相不可控整流裝置整流，輸出直流電壓 dU 。 晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)是在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)用大功率的晶閘管或二極管，將轉(zhuǎn)子的 交流電變?yōu)橹绷麟?，再用晶閘管逆變器將轉(zhuǎn)子電流返回電源以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方式。 由于轉(zhuǎn)子側(cè)串入附加電勢的極性和大小的不同， s和 Pm 都是可正可負(fù)的， 因而可以有五種不同的工作情況。設(shè)在未串入附加電動(dòng)勢前電動(dòng)機(jī)原來在某一轉(zhuǎn)差率 S1 下穩(wěn)定運(yùn)行。預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)能完成調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及各個(gè) 環(huán)節(jié)參數(shù)的計(jì)算，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建模仿真，得到比較理想的系統(tǒng)工作特性曲線。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 第一章 緒 論 串級調(diào)速 技術(shù) 發(fā)展 概況 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近代均采用在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串聯(lián)晶閘管功率變換器完成回饋任務(wù)，這樣就構(gòu)成了由繞線式異步電動(dòng)機(jī)與晶閘管變流器共同組成的晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)。1 引 言 繞線異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路中串接一個(gè)與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢 2sE 同頻率的附加電動(dòng) addE通過改變 addE 值大小和相位可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。其中低同步的晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)，不僅具有良好的調(diào)速性能以及能把轉(zhuǎn)差能量回饋電網(wǎng)，而且還結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高 ， 技術(shù)上已經(jīng)成熟。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 第二 章 串級調(diào)速原理 與主電路設(shè)計(jì) 串級調(diào)速原理 : 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢為： 0rrE sE? （ 21） 式中 s異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率； 0rE 繞線轉(zhuǎn)子 異步電機(jī)在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的相電動(dòng)勢，或稱轉(zhuǎn)子開路電動(dòng)勢，也 就是 轉(zhuǎn)子額定相電壓值。當(dāng)引入同相的附加電動(dòng)勢后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的合成電動(dòng)勢增大了，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩未變，電動(dòng)機(jī)必然加速，因而S 降低，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢 Er=sEr0 隨之減少 ，轉(zhuǎn)子電流也逐漸減少，直至轉(zhuǎn)差率降低到 21ss? 時(shí)，轉(zhuǎn)子電流 Ir 又恢復(fù)到負(fù)載所需要的原值，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入新的更高轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。這里僅研究電機(jī)在次同步轉(zhuǎn)速下作電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。 圖 22 串級調(diào)速 低于同步速度電動(dòng)狀態(tài) 運(yùn)行 下的能量傳遞關(guān)系 在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中附加交流電動(dòng)勢調(diào)速的關(guān)鍵就是在轉(zhuǎn)子側(cè)串入一個(gè)可變頻、可變幅的電壓。工作在有源逆變狀態(tài)的三相可控整流裝置除提供可調(diào)的直流電壓 iU 外還可將經(jīng) 整流裝置整流輸出的轉(zhuǎn)差功率逆變，并回饋到交流電網(wǎng)。在 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 大功率串級調(diào)速系統(tǒng)中還能限制逆變顛覆時(shí)短路電流上升率。 由此可見，串級調(diào)速時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子整流電路在 0,p??? ? ?0 60 ， 時(shí)轉(zhuǎn)子處于正常的不可控整流工作狀態(tài)。 式中， ? 為晶閘管的關(guān)斷時(shí)間 qt 折合的電角度 ； ? 為換相重疊角； 39。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 第 三 章 調(diào)速系統(tǒng)主 電 路 的參數(shù)計(jì)算與 器件 選擇 電動(dòng)機(jī) 基本 參數(shù)和調(diào)速要求 1. 型號： JRQ 型，繞線異步電動(dòng)機(jī)， /Y? 接法；額定功率： 480eP kw? ；額定轉(zhuǎn)速：590 / minenr? ；空載轉(zhuǎn)速： 0 600 / minnr? ；定子電壓： 1 6000 。1M 9 . 5 6 5 3[ 1 . 3 5 7 3 8 ( 0 . 2 6 6 ) 5 3 8 . 5 9 ] 5 3 8 . 5 96007259?? ? ? ? ? ? ? ???1 . 7 3 0 . 0 1 5 （ n m ) ?考 慮 到 換 相 重 疊 角 的 影 響 ， 并 經(jīng) 線 形 化 處 理 233 4 0 9 5 3 8 . 5 9 ( )1 . 7 3 1 . 7 3nIA? ? ? ? ?dnI 7259 0. 97807knnMM? ? ?M轉(zhuǎn) 距 降 低 系 數(shù) 為 ：K 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 39?？焖偃蹟嗥髯畛Ｒ姷氖桥c元件串聯(lián)接法， 見 圖 21。壓敏電阻接于三相時(shí)，可以為 ? 形，也可以為 Y形。電流反饋信號 UFI 從電流互感器 TA 取出，速度反饋信號 UFN自測速發(fā)電機(jī) TG取出。由于低同步晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)本身不能產(chǎn)生電氣制動(dòng)，故減速只能靠負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的作用來降速 。 0 86 ( )nnR K R K? ? ? 若取 39。1 m a x 21( 1 .7 3 ) 1 .7 322133( 1 .7 3 0 .0 1 5 0 .2 6 6 ) 0 .2 4 1 .7 3 0 .0 1 8 0 .0 0 3 0 .0 1 0 . 0138 .6 8LnM M T d TKmmr X S r r r X?????? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? [ 1 3 2 (0 . 8 4 7 0 . 0 4 ) ] 8 . 6 8 1 2 8L n L nT L K m s?? ? ? ? ? ? 由于要求電流環(huán)超調(diào)量小，故電流環(huán)按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 模塊化的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)級的仿真。另外， Simulink 還提供一套圖形動(dòng)畫的處理方法，使用戶可以方便的觀察到仿真的整個(gè)過程。世界上須都大公司已經(jīng)使用 Simulink 作為他們產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的強(qiáng)有力工具。 001 61 ()MM d dXC U I???? （ 5— 8） 將式（ 5— 8）和 式（ 5— 7）代入系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式得： 2375L GD dnMM dt?? 式中 2GD — 電動(dòng)機(jī)及負(fù)載的飛輪慣量（飛輪矩） 由上式得： 239。 系統(tǒng)的調(diào)速 特性分析 晶閘管串級調(diào)速的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： 0010033( ) ( 2 2 )[]3MTd M T d dMddXXU U r r r Inn XUI? ???? ? ? ? ? ??? （ 5— 20） 若令 0dU U U??? （ 5— 21） 033 22MTM T dXXR r r r??? ? ? ? ? ? （ 5— 22） 0013 MddeXUIC n ??? （ 5— 23） 式中 eC — 串級調(diào)速的等效電勢系數(shù)。對于從零開始調(diào)速的系統(tǒng)；當(dāng) min??? 時(shí)，端電壓 U=0，轉(zhuǎn)速 n=0；當(dāng) max 90? ? 時(shí)， maxUU? ， maxnn? 。 這次設(shè)計(jì)讓我 把所學(xué)知識聯(lián)系到一起，并應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中去，對知識的掌握幫助很大，還有本次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)怎么來學(xué)習(xí)些全新的知識，鍛煉了我的學(xué)習(xí)能力，為以后工作奠定了基礎(chǔ) 。 其他的同學(xué)也給予我許多關(guān)心和幫助，真誠地感謝他們。 在論文的完成過程中，系里的各位老師也對我?guī)椭艽蟆? 在設(shè)計(jì)中由于時(shí)間倉促，有些地方做的還不足 ， 其中保護(hù)電路設(shè)計(jì)不太具體，控制電路中觸發(fā)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)也沒有詳細(xì)列出 。由式 （