【正文】 （ 515） 2) 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 按照設(shè)計要求，選用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 ( 1)() nnASR nKsWs s?? ?? （ 516） 3) 計算轉(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 的超前時間常數(shù)為 τn = hTΣn=5= （ 517） 則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 KN = h:12h2 Σn2= 6225=。 表 52 典型 II 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)（按 minrM 準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系） h 3 4 5 6 7 8 9 10 ? % % % % % % % % /rtT 3 /stT k 3 2 2 1 1 1 1 1 表 53為 典型 II 型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 。 15V。轉(zhuǎn)速超調(diào)后， ASR 輸入端出現(xiàn)負(fù)偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，進(jìn)入線性調(diào)節(jié)階段，使轉(zhuǎn)速保持恒定，實際仿真結(jié)果基本上反映了這一點。 再如 , 設(shè)計電流調(diào)節(jié)器時只考慮電流連續(xù)時的情況 , 而忽略了電流斷續(xù)時的情況。本設(shè)計采用 PI 調(diào)節(jié)器，輸出的轉(zhuǎn)速存在這超調(diào)量比較大，而且快速性也相對受到影響。在設(shè)計過程中也學(xué)會運用了 protel 繪制電氣原理圖及簡單電路圖和 MATLAB 對整個電路進(jìn)行仿真。 2) 仿真實驗得到的結(jié)果也并不是和系統(tǒng)實際的調(diào)試結(jié)果完全相同 , 因為仿真實驗在辨識過程中難免會產(chǎn)生模型參數(shù)的測量誤差 , 而且在建立模 型過程中為了簡化計算 , 忽略了許多環(huán)節(jié)的非線性因素和次要因素。第三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后。 圖 61 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)框圖 把這些參數(shù)的值代入框圖中的公式就可得到 框圖 如圖 62 所示 。 23 圖 54 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 原理圖 取 0 40Rk??，則 Rn = KnR0=40=452ΚΩ 取 460ΚΩ Cn = τnRn= = 取 Con = 4 onR0= 4 =2μF 取 2μF 6) 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量 當(dāng) h=5 時，查表 52 典型 ? 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)得， %n? ? ，不能滿足設(shè)計要求。 Ci = iRi= = （ 512） 6304 4 0 . 0 0 2 0 . 2 1 0 0 . 24 0 1 0oioi TC F F FR ???? ? ? ? ?? （ 513） 照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 % 5%i? ??，滿足設(shè)計要求。 電流環(huán)小時間常數(shù)之和 iT? ， 按小時間常數(shù)近似處理，取 =T s+T oi =0. 00 37 siT? （ 51） 電磁時間常數(shù) TL=. 2) 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計要求 5%i?? ，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。這就要求在啟動過程中把電動機(jī)的電流當(dāng)作被調(diào)節(jié)量 , 使之維持在電機(jī)允許的最大值 dmI , 并保持不變。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。 2) 過電流保護(hù) 在本設(shè)計中，選用快速熔斷器與電流互感器配合進(jìn)行三相交流電路的一次側(cè) 16 過電流保護(hù)，保護(hù)原理 如圖 圖 42所示。前者常采用的保護(hù)措施有阻容吸收裝置、硒堆吸收裝置、金屬氧化物壓敏電阻。 2) 直流側(cè)電抗器的選擇 直流側(cè)電抗器的主要作用為限制直流電流脈動；輕載或空載時維持電流連續(xù)；在有環(huán)流可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流；限制直流側(cè)短路電流上升率。 整流元件晶閘管的選擇 選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓 TMU 和額定電流 )(AVTI 對于本設(shè)計采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按 1至 6的順序?qū)?，在? 12 感負(fù)載中晶閘管承受的最大電壓 226 2 .4 5RMU U U??， 而考慮到電網(wǎng)電壓的波動和操作過電壓等因素，還要放寬 2～ 3 倍的安全系數(shù)，則晶閘管額定電壓 TMU 計算結(jié)果 U M = (2~3)447=2146~3218V （ 311） 取 U M=2400V 。 主電路的設(shè)計 變流變壓器的設(shè)計 一般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓是不一致的，所以需要變流變壓器，通過變壓器進(jìn)行電壓變換，并使裝置于電網(wǎng)隔離，減少電網(wǎng)于晶閘管變流裝置的互相干擾。 主電路結(jié)構(gòu) 在直流調(diào)速系統(tǒng)中，我們采用的是晶閘管 電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。一般保護(hù)有快速熔斷器，壓敏電阻，阻容式。直到 dI =dLI 時，轉(zhuǎn)矩 Le TT? ，則 dn/dt=0，轉(zhuǎn)速 n才到達(dá)峰值（ 3tt? 時）。直到 dmd II ? ， *imi UU? ，電流調(diào)節(jié)器很 快就壓制了 dI 的增長，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 圖 11 晶閘管 電動機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)（ VM系統(tǒng)） 對于一般的全控整流電路，當(dāng)電流連續(xù)時整流電壓平均值 Ud可表示為 Ud = mπ Um sin πmcosα （ 21） 式中， α為從自然換相點算起的觸發(fā)脈沖延遲角， Um為 α = 0時的整流電壓峰值， m 為交流電源一周內(nèi)的整流電壓脈波數(shù)。 而在 國內(nèi)，雙閉環(huán)控制也已經(jīng)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展時期，目前已經(jīng)基本發(fā)展成熟，但是目前的趨勢仍是追趕著發(fā)達(dá)國家的腳步，向著數(shù)字化發(fā)展。 盡管 當(dāng)今功率半導(dǎo)體變流技術(shù)已有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在工業(yè)生產(chǎn)中 VM 2 系統(tǒng)的應(yīng)用還是有相當(dāng)?shù)谋戎亍?直流調(diào)速是指人為地或自動地改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,以滿足工作機(jī)械的要求。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊， 稱作外環(huán)。 直流 VM 雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng) 是性能很好、應(yīng)用 廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。電動機(jī)參數(shù)為： VUN 750? ， kWPN 550? ，AIa 780? ， min/375 rnN ? ， rVCe m in/.? ，允許電流過載倍數(shù)為 ， ?? ，75?sK ， VUUU ctmimnm 12** ??? 。在設(shè)計中調(diào)速系統(tǒng)的主電路采 用了三相全控橋整流電路來供電。 關(guān)鍵詞 ： 雙閉環(huán)， 晶閘管， 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ， 電流調(diào)節(jié)器 ,Simulink 目錄 1 緒論 ...................................................... 1 直流調(diào)速系統(tǒng)的概述 ............................................ 1 研究課題的目的和意義 .......................................... 1 雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 的發(fā)展趨勢 ...................... 2 本課題主要討論問題 ............................................ 2 2 晶閘管整流器 電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) .................................. 3 晶閘管整流器 電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理 ............................... 3 晶閘管整流器存在的問題 ........................................ 4 3 總體方案的設(shè)計 ............................................. 5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ............................................ 5 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理 ............................. 5 起動過程分析 ............................................... 6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總設(shè)計框圖 .................................. 7 主電路結(jié)構(gòu) .................................................... 8 主電路的設(shè)計 .................................................. 9 變流變壓器的設(shè)計 ........................................... 9 整流元件晶閘管的選擇 ...................................... 11 4 單元模塊設(shè)計 .............................................. 13 平波電抗器的設(shè)計 ............................................. 13 保護(hù)電路的設(shè)計 ............................................... 15 晶閘管的觸發(fā)電路 ............................................. 16 5 雙閉環(huán)動態(tài)設(shè)計 ............................................ 18 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 ......................................... 18 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計 ............................................. 19 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計 ............................................. 21 6 調(diào)速系統(tǒng)的仿真分析 ......................................... 25 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置 ............