【正文】 039。在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，電流環(huán)及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)子電流，以保持所需要的電磁轉(zhuǎn)矩。 雙閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 4 本系統(tǒng)控制回路的設(shè)計(jì) 雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的組成和工作原理 圖 是雙閉環(huán)控制的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)圖，該串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)是具有電流內(nèi)環(huán)和速度外環(huán)的雙閉環(huán)控制的系統(tǒng)。 過(guò)載保護(hù)裝置要求具有反時(shí)限特性，且不會(huì)受電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時(shí)動(dòng)作，所以通常用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)。在發(fā)生短路故障時(shí)，熔斷器在很短時(shí)間內(nèi)就熔斷，起到短路保護(hù)作用。 三相橋式逆變電路的觸發(fā)電路 觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)附錄 1）。 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 11 0 98 7 654321K J 0 0 4 圖 KJ004 的管腳排列 同步變壓器的設(shè)計(jì) 同步變壓器，為觸發(fā)脈沖信號(hào)提供電壓幅值 Us。將它和三個(gè) KJ004 連接到一起就可以達(dá)到六路雙脈沖觸發(fā)電路，這樣三相橋式全控整流電路的各個(gè)晶閘管就可以按條件穩(wěn)定的進(jìn)行觸發(fā)，使電路可以正常的運(yùn)行。因此應(yīng)對(duì) tu dd/進(jìn)行限制，使其小于晶閘管的斷態(tài)電壓臨界上升率 tu dd/ 。 電流上升率的限制 晶閘管從阻斷到導(dǎo)通時(shí)，如電流上升率太大，雖然電流值未超過(guò)器件的額 定通態(tài)平均電流，由于晶閘管內(nèi)部電流還來(lái)不及擴(kuò)大到 PN 結(jié)的全部面積，可能在門極附近的 PN 結(jié)發(fā)生過(guò)熱而損壞．因此，作用于晶閘管的正向電流上升率 ti dd/ ，應(yīng)小于晶閘管的通態(tài)電流臨界上升率 ti dd/ 。主要有采用快速熔斷器保護(hù)。換相時(shí)，晶閘管因承受反向電壓而在關(guān)斷的過(guò)程中，正向電流下降到零時(shí)，晶閘管內(nèi)部仍殘存著載流子。 （ 2）壓敏電阻保護(hù) 壓敏電阻是一種非線性電阻元件，它具有正反向相同且很陡的伏安特性，如圖 所示：在未擊穿時(shí)，漏電流很小 (微安級(jí) )，而放電容量很大，可通過(guò)數(shù)千安培的沖擊電流。 圖 逆變變壓器側(cè)阻容保護(hù)裝置圖 對(duì)于單相電路，阻容參數(shù)的計(jì)算公式為： 226 USIC em? （ ） 電容的耐壓 ? emshIUSUR ? （ ） 電阻功率 : RIP RR 2)4~3(? （ ） 雙閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 6102 ??? cc fcUI ? （ ） 式中 :S —變壓器容量 )(kw , kwS ? ； 2U 變壓器二次相電壓有效值 )(V ； RI 通過(guò)電阻的電流 )(A ； emI 變壓器勵(lì)磁電流百分?jǐn)?shù)， AkV?100~10 的變壓器，對(duì)應(yīng)的 4~10?emI ,這里取 6?gmI ； shU 變壓器的短路比， AkV ?1000~10 的變壓器，對(duì)應(yīng)的 10~5?shU ，取6?shU ； mU 阻容兩端正常工作時(shí)的交流電壓峰值 )(V 。 ? ? dmIAVT IKI 2~)( ? （ ） 式中 ?IK （三相橋式電路、電感性負(fù)載） ? ? ? ? AI AVT 9 0 . 1 11~1 4 5 83 6 ~ ???? （ ） 取 AI AVT 160)( ? 因?yàn)? VUU nTm 60042422 2 ???? （ ） ? ? VUU mT 1 8 0 0~1 2 0 03~2 ?? （ ） 故：根據(jù)以上計(jì)算可以選擇整流二極管的型號(hào)為： R1800 個(gè)整流二極管 3~負(fù)載VT1VT3VT5VT4VT6VT2 三相交流電壓VT1VTVT546E+ 圖 整流裝置原理圖 圖 三相全控有源逆變電路 （ 2）逆變裝置 如圖 是三相全控有源逆變電路，提供一個(gè)可調(diào)的直流電壓作為調(diào)速所需的附加電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差 功率功率經(jīng)逆變變壓器回饋回電網(wǎng)。(110 ????????????? rVnIXrUC dmMde ??() 最大轉(zhuǎn)速： m i n/ a x rC RIUn e dmd ??????? ? () 則 m i n/45 631 m a xm i n rnn ?? () 轉(zhuǎn)速降低系數(shù) 45 71 36 7m a x ??? nn nnK () 功率降低系數(shù) ????? nMP KKK () 校驗(yàn) kwKWKPPL 75 ??? () 故所選電動(dòng)機(jī)合適。 本系統(tǒng)主電路元器件參數(shù)計(jì)算及型號(hào)選擇 異步電動(dòng)機(jī)的選擇 （ 1）電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選定 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)所給數(shù)據(jù)，最大負(fù)載功率 KWPL 72? ，由于一般最大負(fù) 載功率為額定功率的 75%左右，即 KWPP LN ?? 因此在查電動(dòng)機(jī)型號(hào)時(shí)我選擇了YR250M4 電動(dòng)機(jī)，采用 Y/? 接法。 M3 ~M3 ~ 圖 機(jī)械串級(jí)調(diào)速原理圖 串級(jí)調(diào)速方案選擇 綜合上述論述的兩種調(diào)速方式，電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，其輸出的機(jī)械功率和轉(zhuǎn)速成正比，能夠靠調(diào)節(jié)逆變角 β實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)調(diào)速，節(jié)能方面，電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)能把異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率饋給交流電網(wǎng)，從而使扣除裝置損耗后的 轉(zhuǎn)差功率得到有效的利用，大大提高了調(diào)速系統(tǒng)的效率。 圖 電氣串級(jí)調(diào)速方式原理圖 機(jī)械串級(jí)調(diào)速 圖 是機(jī)械串級(jí)調(diào)速原理圖。同理，減小 ? 值可以使電機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。本設(shè)計(jì)的目的在于讓學(xué)生通過(guò)對(duì)雙閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)和掌握異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速的設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì) 步驟和方法，具有初步的工程設(shè)計(jì)能力。 20 世紀(jì) 60 年代末期，我國(guó)的一些單位開(kāi)始進(jìn)行晶閘管串級(jí)調(diào)速的試驗(yàn)， 70年代后期，西安整流器廠首先推出了系列產(chǎn)品，以后其他廠家也相繼推出。串級(jí)調(diào)速完全克服了轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的缺點(diǎn)，它具有高效率、無(wú)級(jí)平滑調(diào)速、較硬的低速機(jī)械特性等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵字 ： 串級(jí)調(diào)速；主電路；調(diào)速范圍；轉(zhuǎn)差率 II Abstract The wound rotor asynchronous motor cascade speed regulation system, is to use change slip power control speed regulation system. In the development of ac speed regulation technology in China. It is a system of simple structure, rapid development, wider application. Its basic principle is to put the rotor AC electromotive force into DC emfs by Uncontrolled rectifier circuit. Taking advantage of working in a state of threephase inverter controlled rectifier circuit for an adjustable DC voltage as additional electromotive force, to change the slip power, in order to realize speed regulation. Cascade speed regulation pletely overes the drawback of rotor series resistance speed control, it has high efficiency, stepless smooth speed regulation, a hard low mechanical properties etc. the design of the double closed loop of asynchronous motor cascade speed control mode， It mainly includes the design of speed control mode, main wiring ,the main circuit, protective circuit , the choice of the trigger and direct startup mode。隨著電力電子技術(shù)和控制策略的發(fā)展，新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略被不斷提出。 雙閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 2 本系統(tǒng)串級(jí)調(diào)速方案的比較和選擇 串級(jí)調(diào)速原理 M3 ~ U R U I L D S E 2 0 U d U iI d 圖 串級(jí)調(diào)速方式原理圖 圖 是串級(jí)調(diào)速方式原理圖，圖中異步電動(dòng)機(jī) M 以轉(zhuǎn)差率 s 運(yùn)行，其轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) 20sE 經(jīng)三相不可控整流裝置 UR 整流，輸出直流電壓 dU 。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，可以認(rèn)為 Id 近似為恒值。增大 If 可使電動(dòng)機(jī)減速，反正加速。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 3 本系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主電路的組成及工作原理 本系統(tǒng)主電路如圖 所示，系統(tǒng)主電路由三相繞線異步電動(dòng)機(jī)、整流裝置、逆變裝置、逆變變壓器和平波電抗器組成。r ，故電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為： dndnMndndnMdKn IIXrUnIIXmrUT ?????? ?????? ????????? ?????? ??? ??? 339。其目的是： （ 1） 把可控整流裝置與交流電 網(wǎng)隔離，以抑制電網(wǎng)的浪涌對(duì)晶閘管的影響； （ 2）能取得與被控異步電機(jī)工作相匹配的逆變電壓并有合理的控制。 串入電感量計(jì)算： 電動(dòng)機(jī)的等效電感 DL 為： mHmHfXL MM 3 ??? ??? ? （ ） 逆變變壓器的等效電感 DL 為： mHmHfXL TT 3 ??? ??? ? () 按電流連續(xù)要求的電感量 )(23m i n21 TMdTId LLIUKL ??? () 式中 AII dnd %5m in ?? () ?IK mHL d )( ?????? () 考慮限制電流連續(xù)時(shí)的電感量 2dL 為： )(23210)( 23222 TMdninTddmd LLISUfUUL ???? ? () )( 4243002 32 ???????? ? () ? 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 式中： dmU 最低次諧波電壓幅值 df 最低次諧波頻率，對(duì)于三相橋式電路 iS 電流脈動(dòng)系數(shù)，要求 ?iS 對(duì)于三相橋式電路， 2 ?UUdm 。 2）根據(jù)公式（ ）可知逆變變壓器側(cè)的阻容保護(hù) TR 和 TC 值為： 2263131 USICC emT ??? F?38 0 0 4 856312 ???????????