【正文】 039。在電網電壓波動時，電流環(huán)及時調整轉子電流，以保持所需要的電磁轉矩。 雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調速系統(tǒng)的設計 23 4 本系統(tǒng)控制回路的設計 雙閉環(huán)串級調速系統(tǒng)的組成和工作原理 圖 是雙閉環(huán)控制的串級調速系統(tǒng)圖，該串級調速系統(tǒng)是具有電流內環(huán)和速度外環(huán)的雙閉環(huán)控制的系統(tǒng)。 過載保護裝置要求具有反時限特性，且不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作，所以通常用熱繼電器作過載保護。在發(fā)生短路故障時，熔斷器在很短時間內就熔斷，起到短路保護作用。 三相橋式逆變電路的觸發(fā)電路 觸發(fā)電路結構圖（見附錄 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 同步變壓器的設計 同步變壓器，為觸發(fā)脈沖信號提供電壓幅值 Us。將它和三個 KJ004 連接到一起就可以達到六路雙脈沖觸發(fā)電路，這樣三相橋式全控整流電路的各個晶閘管就可以按條件穩(wěn)定的進行觸發(fā)，使電路可以正常的運行。因此應對 tu dd/進行限制，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 晶閘管從阻斷到導通時，如電流上升率太大，雖然電流值未超過器件的額 定通態(tài)平均電流，由于晶閘管內部電流還來不及擴大到 PN 結的全部面積，可能在門極附近的 PN 結發(fā)生過熱而損壞．因此，作用于晶閘管的正向電流上升率 ti dd/ ，應小于晶閘管的通態(tài)電流臨界上升率 ti dd/ 。主要有采用快速熔斷器保護。換相時，晶閘管因承受反向電壓而在關斷的過程中，正向電流下降到零時，晶閘管內部仍殘存著載流子。 （ 2）壓敏電阻保護 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，漏電流很小 (微安級 )，而放電容量很大，可通過數千安培的沖擊電流。 圖 逆變變壓器側阻容保護裝置圖 對于單相電路，阻容參數的計算公式為： 226 USIC em? （ ） 電容的耐壓 ? emshIUSUR ? （ ） 電阻功率 : RIP RR 2)4~3(? （ ） 雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調速系統(tǒng)的設計 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 通過電阻的電流 )(A ； emI 變壓器勵磁電流百分數， AkV?100~10 的變壓器，對應的 4~10?emI ,這里取 6?gmI ； shU 變壓器的短路比， AkV ?1000~10 的變壓器，對應的 10~5?shU ，取6?shU ； mU 阻容兩端正常工作時的交流電壓峰值 )(V 。 ? ? dmIAVT IKI 2~)( ? （ ） 式中 ?IK （三相橋式電路、電感性負載） ? ? ? ? AI AVT 9 0 . 1 11~1 4 5 83 6 ~ ???? （ ） 取 AI AVT 160)( ? 因為 VUU nTm 60042422 2 ???? （ ） ? ? VUU mT 1 8 0 0~1 2 0 03~2 ?? （ ） 故：根據以上計算可以選擇整流二極管的型號為： R1800 個整流二極管 3~負載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，提供一個可調的直流電壓作為調速所需的附加電動勢，同時將電動機產生的轉差 功率功率經逆變變壓器回饋回電網。(110 ????????????? rVnIXrUC dmMde ??() 最大轉速： m i n/ a x rC RIUn e dmd ??????? ? () 則 m i n/45 631 m a xm i n rnn ?? () 轉速降低系數 45 71 36 7m a x ??? nn nnK () 功率降低系數 ????? nMP KKK () 校驗 kwKWKPPL 75 ??? () 故所選電動機合適。 本系統(tǒng)主電路元器件參數計算及型號選擇 異步電動機的選擇 （ 1）電動機型號的選定 本設計中，根據所給數據，最大負載功率 KWPL 72? ，由于一般最大負 載功率為額定功率的 75%左右，即 KWPP LN ?? 因此在查電動機型號時我選擇了YR250M4 電動機，采用 Y/? 接法。 M3 ~M3 ~ 圖 機械串級調速原理圖 串級調速方案選擇 綜合上述論述的兩種調速方式，電氣串級調速系統(tǒng)屬于恒轉矩調速，其輸出的機械功率和轉速成正比，能夠靠調節(jié)逆變角 β實現平滑無級調速，節(jié)能方面，電氣串級調速系統(tǒng)能把異步電動機的轉差功率饋給交流電網，從而使扣除裝置損耗后的 轉差功率得到有效的利用，大大提高了調速系統(tǒng)的效率。 圖 電氣串級調速方式原理圖 機械串級調速 圖 是機械串級調速原理圖。同理，減小 ? 值可以使電機在較低的轉速下運行。本設計的目的在于讓學生通過對雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調速系統(tǒng)的設計，學習和掌握異步電動機串級調速的設計內容、設計 步驟和方法，具有初步的工程設計能力。 20 世紀 60 年代末期，我國的一些單位開始進行晶閘管串級調速的試驗， 70年代后期，西安整流器廠首先推出了系列產品，以后其他廠家也相繼推出。串級調速完全克服了轉子串電阻調速的缺點，它具有高效率、無級平滑調速、較硬的低速機械特性等優(yōu)點。 關鍵字 ： 串級調速；主電路；調速范圍；轉差率 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。隨著電力電子技術和控制策略的發(fā)展，新的拓撲結構和控制策略被不斷提出。 雙閉環(huán)控制的異步電動機串級調速系統(tǒng)的設計 3 2 本系統(tǒng)串級調速方案的比較和選擇 串級調速原理 M3 ~ U R U I L D S E 2 0 U d U iI d 圖 串級調速方式原理圖 圖 是串級調速方式原理圖，圖中異步電動機 M 以轉差率 s 運行，其轉子電動勢 20sE 經三相不可控整流裝置 UR 整流，輸出直流電壓 dU 。當電動機在恒轉矩負載下穩(wěn)態(tài)運行時，可以認為 Id 近似為恒值。增大 If 可使電動機減速，反正加速。 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 3 本系統(tǒng)主電路的設計 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機、整流裝置、逆變裝置、逆變變壓器和平波電抗器組成。r ，故電動機額定轉矩為： dndnMndndnMdKn IIXrUnIIXmrUT ?????? ?????? ????????? ?????? ??? ??? 339。其目的是： （ 1） 把可控整流裝置與交流電 網隔離，以抑制電網的浪涌對晶閘管的影響； （ 2）能取得與被控異步電機工作相匹配的逆變電壓并有合理的控制。 串入電感量計算： 電動機的等效電感 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)時的電感量 2dL 為： )(23210)( 23222 TMdninTddmd LLISUfUUL ???? ? () )( 4243002 32 ???????? ? () ? 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 式中： dmU 最低次諧波電壓幅值 df 最低次諧波頻率，對于三相橋式電路 iS 電流脈動系數，要求 ?iS 對于三相橋式電路， 2 ?UUdm 。 2）根據公式（ ）可知逆變變壓器側的阻容保護 TR 和 TC 值為： 2263131 USICC emT ??? F?38 0 0 4 856312 ???????????