【正文】 與實踐相結(jié)合，得到了很大的提高。在我這段的求學(xué)生涯中 ，導(dǎo)師以其嚴(yán)謹(jǐn)、求學(xué)的治學(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心和敬業(yè)精神，給與我極大的幫助與鼓勵 。有縝密的思維便可以減少錯誤的發(fā)生幾率。從最初的無從下手，到后來的逐漸了解、完成設(shè)計，感覺到自己收獲了許多。 （ 3） 元器件選型、參數(shù)的選取及計算 電容 1C、 2 1mF 兩只 電容 4 F? 兩只 電容 6 10 兩只 電容 8 1 兩只 電阻 1R 120? 兩只 電阻 2 2 K 兩只 固定正電壓輸出穩(wěn)壓器 LM117 一只 固定負電壓輸出穩(wěn)壓器 LM137 一只 給定電路 Un*RP2RP+15V15V正給定負給定S1S2 圖 55 給定 電路 電壓給定由兩個電位器 RP RP2 及兩個開關(guān) S S2 組成。電流經(jīng)不可控整流后，直接向穩(wěn)壓器提供穩(wěn)壓電源。 37 直流穩(wěn)壓電源 1 . 2 ~ 2 0 V1 . 2 ~ 2 0 VL M 1 1 7L M 1 3 72 2 0 V~C 1C 3C 2C 4C 7C 8C 5C 6R 1R 1R 2R 2+ 1 5 V 1 5 V 圖 54 直流穩(wěn)壓電源 由單相橋式整流器和三端穩(wěn)壓器構(gòu)成的穩(wěn)壓電源，作為給定電源。 本設(shè)計中的電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器都設(shè)置了雙向輸出限幅，以限制最大制動電流和最小控制角 min?與最小逆變角min?。 而且已選定 onodn TT ?，只要確定 dn?，就可以計算出 C和 R。應(yīng) 按 ASR 退飽和的情況重新計算超調(diào)量。 接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為 U*i(s)，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為 111)()()(* ??? sKsWsUsIIcliid ?? 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代電流環(huán)后，整個轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖 46 所示。 為了讓調(diào)節(jié)器零點與控制對象的大時間常數(shù)極點對消，選擇 τi=Tl 則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖 44 所示的典型形式，其中 * ( )iUs?( 1 )IiKs T s? ?()dIs 圖 44 校正成典型 I型系統(tǒng)的電流環(huán) 回路總電阻： 25 ????????? Hna RRRR 回路總電感： )( mHLLLL HTa ????????? 則電樞回路電磁時間常數(shù)： sRLT l 3 ???? ??? 電動勢系數(shù)： rVn RIUC N aNNe min/ ??????? 額定勵磁下電動機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)： AmNC em / ????? ?? 電力拖動系統(tǒng)機電時間常數(shù)： sCC RGDT mem 2 ??? ??? 電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)： τi=Tl=。 * ( )iUsA C R11lRTs ?()cUs ()dIs1ssKTs ?11oiTs ? 1oiTs ? ?()doUs 圖 41電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（忽略反電動勢的動態(tài)影響） 忽略反電動勢對電流環(huán)作用的近似條件是 lmci TT13?? 式中 ω ci—— 電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 (1~3腳 為6路 單脈沖輸入)(15~ 10腳 為6路 雙脈沖輸出)至VT1至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6 圖 37 三 相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 由于晶閘管在主回路中，與觸發(fā)電路直接相連時易導(dǎo)通，所以要設(shè)計一個變壓器隔離兩部分電路。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： （ 1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于 60176。 過電流是晶閘管電路經(jīng)常發(fā)生的故障，是造成器件損壞的主要原因之一，因此，過電流保護應(yīng)首先考慮。 則 VVU DCmA 440~396220)2~()2~(1 ???? 所以壓敏電阻選取額定電壓 440V 的。一般取按此原則所得計算結(jié)果的 ～ 2倍。 為了保證負載能正常工作，當(dāng)主電路的接線形式和負載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側(cè)的電壓 ?2U只能在一個較小的范圍內(nèi)變化，為此必須精確計算整流變壓器次級電壓 。這階段的特點是電動機轉(zhuǎn)速不斷下降，電動機的慣性儲能經(jīng)反組整流器回輸電網(wǎng)。 (1)本橋 逆 變階段。與此同時，對 ?角也實施 min?保護，以免出現(xiàn)dordof UU ?而產(chǎn)生直流平均環(huán)流。為了更可靠地消除直流平均環(huán)流，可采用 rf ??? 配合控制的有環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖 如圖 1所示。 利用：只要合理的對環(huán)流進行控制，保證晶閘管的安全工作，可以利用環(huán)流作為流過晶閘管的基本負載電流，使電動機在空載或輕載時可 工作在晶閘管裝置的電流連續(xù)區(qū)，以避免電流斷續(xù)引起的非線性對系統(tǒng)性能的影響。 兩者之間實行嵌套連接，且都帶有輸出限幅電路。 ???配合控制消除平均直流環(huán)流的原則是正組整流裝置處于整流狀態(tài)，即dofU為正時，強迫使反組工作在逆變狀態(tài)， 即dorU為負，且幅值與dofU相等，使逆變電壓dor把整流電壓dofU頂住，則直流平均環(huán)流為零。 圖 是 VM 系統(tǒng)的簡單原理圖。接著 控制 電路的設(shè)計 包括電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計以及反饋回路（電流反饋、轉(zhuǎn)速反饋）的設(shè)計。根據(jù)晶閘管的特性，通過調(diào)節(jié)控制角α大小來調(diào)節(jié)電壓。先確定其結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計各元部件，并對其參數(shù)的計算，包括給定電壓、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、檢測電路、觸發(fā)電路和穩(wěn)壓電路的參數(shù)計算 ,最后畫出了調(diào)速控制電路電氣原理圖。 MG TU cLV T~~Ud 圖 晶閘管 電動機直流調(diào)速系統(tǒng)（ VM系統(tǒng)） 但是，晶閘管還存在以下問題： （ 1）由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難； （ 2） 由于晶閘管元件的過載能力小，不僅要限制過電流和反向過電壓，而且還要限制電壓變化率（ du/dt）和電流變化率 (di/dt)，因此必須有可靠的保護裝置和符合要求的散熱條件； （ 3） 當(dāng)系統(tǒng)處于深調(diào)速狀態(tài)，即在較低速下運行時，晶閘管的導(dǎo)通角小，使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，對電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響； 5 （ 4） 由于整流電路的脈波數(shù)比直流電動機每對極下的換向片數(shù)要小得多，因此， VM系統(tǒng)的電流脈動很嚴(yán)重。 4． 輔助電路設(shè)計（限幅電路、反向器、直流穩(wěn)壓電源、給定以及操作回路）。 如圖 22 所示： n Id n Idl t 0 Idl 7 U n *R b a lR b a lU P EMG TT GT AiR iCdUoRoR* iU iUoRoR nR nC1RP nU圖 22 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖 圖中 U*n、 Un— 轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓 U*i、 Ui— 電流給定電壓和電流反饋電壓 ASR— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR— 電流調(diào)節(jié)器 TG— 測速發(fā)電機 TA— 電流互感器 UPE— 電力電子變換器 nA S RA C RRE??1eCdIiU cU dRI* iU* nU n doUsK 圖 23 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) 。 （ 2）動態(tài)環(huán)流 —— 僅在可逆 VM 系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。平波電抗器 dL 用于減小電動 機電樞電流的脈動，減小電樞電流的斷續(xù)區(qū)，改善電動機的機械特性。 工作原理： 系統(tǒng)的起動和運行過程與不可逆雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同，在突加給定信號 nU*為正時，正組橋工作于整流狀態(tài)，反組橋工作 于逆變狀態(tài)，由正組橋向電動機提供正向電流，電動機經(jīng)歷電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)三個階段后，進入正轉(zhuǎn)穩(wěn)定運行階段，反組橋僅有少量脈動環(huán)流通過。 (2) 它組反接 制動階段。正轉(zhuǎn)制動和反轉(zhuǎn)啟動完全銜接起來，沒有間斷或死區(qū)。 變壓器二次側(cè)容量 2IU??。 aL（ mH) mHa ? T（ mH) ? H(mH) mHH ? 主回路參數(shù)計算及元器件選擇（二） 過電壓保護 圖 31 交流測過電壓保護（阻容吸收保護） 阻 容吸收保護通常在變壓器二次側(cè)并接電阻 R和電容 C串聯(lián)支路進行保護。阻容保護的元件參數(shù)可以根據(jù)表 31 列出經(jīng)驗數(shù)據(jù)選定。 +~WUV 圖 36 晶閘管過電流保護 快速熔斷器的選擇主要考慮以下兩個方面： （ 1） 快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 VVUKU UTFN 2 ??? ?? 取 240V。 （ 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流 3～ 5 倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達 1～2A∕ us。 U s a U s cU s bQ F 圖 310 同步信號變壓器 勵磁回路設(shè)計 L 1L 2L 3NK IR P 圖 311 勵磁回路設(shè)計 22 本設(shè)計要求勵磁額定電壓 220V，則可通過三相半波進行整流，通過 RP進行 電壓調(diào)節(jié)，使勵磁線圈兩側(cè)電壓為 220V。 * ( )iUs?A C R ( 1 ) ( 1 )sliKRT s T s???()cUs ()dIs1oiTs? ? 圖 42電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（等效成單位負反饋系統(tǒng)） 最后，由于 Ts 和 Toi 一般都比 Tl 小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為 T∑ i = Ts + Toi 三相橋式電路的平均失控時間為 ： ? 24 電流濾波時間常數(shù) oiT 。 3） 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 cimoi wsTT ????? ? 131131 滿足近似條件。 29 * ( )nUs?A S RemRC T s()dIs 1nTs??? ? ()ns()dLIs 圖 47轉(zhuǎn)速換的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡 （等效成單位負反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理） 按照設(shè)計要求，選用 PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 ssKsW nnnASR ?? )1()( ?? 式中 nK—— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； n?—— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。 在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，加入轉(zhuǎn)速微分負反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖 410 所示。 反饋回路設(shè)計 電流反饋 利用霍爾元件進行電流反饋 H L VR mI i e+ 1 5 V 1 5 VU i 圖 213 霍爾元件構(gòu)成的電流互感器 34 該霍爾電流互感器的兩側(cè)的電流時 1:1 的，圖中 Rm為測量電阻，同時為限流電阻，即 *mI ax m iRU? 式中 mIax—— 霍爾電壓傳感器 HLV一次側(cè)的最大電流即電 動機最大電流； *iU—— 電流調(diào)節(jié)器輸入限幅值。 RR P 3R