【正文】 的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。由此可 轉(zhuǎn)化成 ?c o ~ 21 UU mA ?? （ 48） 可得壓敏電阻額定電壓 UlmA =1106~1245V。 即 DL = BL = 實(shí)際 要接入的平波電抗器電感 KL LK = max(Lm， LL) 2 = （ 45） 電樞回路總電感 ?L LΣ = LK +2LB +LD = （ 46） 可取 10mH。其主要參數(shù)有流過(guò)電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計(jì)算主要是電感量的計(jì)算。 對(duì)于本設(shè)計(jì)， 為了保證電動(dòng)機(jī)負(fù)載能在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn) ,計(jì)算所得 2U 應(yīng)有一定的裕量 ,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知 ,公式中的控制角 ? 應(yīng)取 300為宜。 圖 34 主電路原理圖 三相全控制整流電路由晶閘管 VT VT VT5 接成共陰極組，晶閘管 VTVT VT2 接成共陽(yáng)極組，在電路控制下，只有接在電路共陰極組中電位為最高又同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接 在電路共陽(yáng)極組中電位最低而同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)， 才構(gòu)成完整的整流電路。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)為外環(huán)，其作用是保證系統(tǒng)的穩(wěn)速精度；電流負(fù)反饋環(huán)為內(nèi)環(huán)，其作用是實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距控制，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。設(shè)計(jì)的總框架 如圖 33所示 。轉(zhuǎn)速超調(diào)后， ASR 輸入偏差電壓變負(fù)，開(kāi)始退出飽和狀態(tài)， *iU 和 dI 很快下降。 第 I 階段（ 1~0 t ）是電流上升階段 ： 突加給定電壓 *nU 后， cU 、 0dU 、 dI 都上升，在 dI 沒(méi)有達(dá)到負(fù)載電流 dLI 以前，電機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置 。圖中 V 是晶閘管變流裝置，可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 Uc來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，以改變整流電壓 Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。 目前，發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用的先進(jìn)電氣調(diào)速系統(tǒng)幾乎完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)普遍的應(yīng)用到了各類儀器儀表，機(jī)械重工業(yè)以及輕工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中。 采用 轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ,可以充分利用電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力獲得最快的動(dòng)態(tài)過(guò)程 ， 調(diào)速范圍廣，精度高， 和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性 ，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能均好，且系統(tǒng)易于控制。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。最后，即本文的重點(diǎn)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器電路， 本文采用 轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為對(duì)象來(lái)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器。 要求完成的主要任務(wù) : （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求） 1. 原理說(shuō)明，原理圖、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖； 2. 說(shuō)明系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程，調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)； 3. 設(shè)計(jì) ACR 和 ASR的電路并計(jì)算參數(shù)。 穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流超調(diào)量 %5?i? ，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量%10?n? 。接著驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)包括觸發(fā)電路和脈沖變壓器的設(shè)計(jì)。同時(shí)，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。晶閘管問(wèn)世后，生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管 — 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 VM系統(tǒng)） 。而國(guó)外進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，也給國(guó)產(chǎn)的全數(shù)字控制直流調(diào)速裝置提供了發(fā)展空間。 VM 系統(tǒng)的簡(jiǎn)單原理 如圖 11所示 。 圖 31 轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 原理框圖 該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 32所示。 圖 33 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng) 過(guò)程的轉(zhuǎn)速和電流波形 由于在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖中標(biāo)明的 I、 II、 III 三個(gè)階段。 第Ⅲ階段（ 2t 以后）是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段 ： 當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值 0* nn? 時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸入偏差減小到零，輸出維持在限幅值 *imU ，電機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 總 設(shè)計(jì)框圖 在生活中，直接提供的是三相交流 760V 電源，而直流電機(jī)的供電需要三相直流電， 因此要進(jìn)行整流，本設(shè)計(jì)采用三相橋式整流電路將三相交流電源變成三相直流電源，最后達(dá)到要求把電源提供給直流電動(dòng)機(jī)。 直流調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng) 用最普遍的方案是轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，采用串級(jí)控制的方式。 9 主電路原理如圖 34所示。 表 31 變流變壓器的計(jì)算系數(shù) 整流電路 單相 雙半波 單相 半 控橋 單相 全控橋 三相 半波 三相 半控橋 三相 全控橋 帶平衡電抗器的雙反星形 02/dA U U? 0/ddB U U?? cos? 1 cos2 ?? cos? cos? 1 cos2 ?? cos? cos? C 22/IdK I I? 1 1 2U 也可以 簡(jiǎn)化 為下面公式 2U =（ ） BAUa? （ 32） 其中，系數(shù)（ ）為考慮各種因素的安全系數(shù)， aU 為整流 11 輸出電壓。 13 4 單元模塊設(shè)計(jì) 平波電抗器的設(shè)計(jì) 為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。 kU %為 變壓器短路比，一般取為 5% ； BK 為計(jì)算系數(shù)，三相全控橋 ? 。 壓敏電阻承受的額定電壓峰值就是晶閘管控制角 ? =300時(shí)輸出電壓 dU? 。 熔斷器額定電流 ?? IIFU 1797A （ 49） 因此，在三相交流電路變壓器的一次側(cè)的每一相上串上一個(gè)熔斷器，按本課題的設(shè)計(jì)要求熔斷器的額定電壓可選 500V，額定電流選 1800A。 (1~ 3腳為 6路 單脈沖輸入)(15 ~10 腳為6 路雙脈沖輸出)至V T 1至V T 2至V T 3至V T 4至V T 5至V T 6 圖 44 三 相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 18 5 雙閉環(huán) 動(dòng)態(tài) 設(shè)計(jì) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的 組成 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是建立在單閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)上的，實(shí)際的調(diào)速系統(tǒng)除要求對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整外 , 很多生產(chǎn)機(jī)械還提出了加快啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程的要求 ,這就需要一個(gè)電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫內(nèi) 環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外邊，叫做外環(huán)，這樣就形成了轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 11 1 1 1 1 8 0 . 7 83 3 0 . 0 0 1 7 0 . 0 0 2 cis o i sT T s s ??? ? ?? （ 510） 滿足近似條件 。 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為 13√kI on =13√ s 1=。在實(shí)際系統(tǒng)中 maxmax bbCnnC?? ? ? （ 524） ?nb = 2（ λ z） Σn mΔnN=2 =（ 525） 查表可知， maxbCC? =%，所以 ?nmax=%= r/min ?n = ?nmaxnN==%10% （ 526） 能滿足設(shè)計(jì)要求 。 圖 63 雙閉環(huán)直流電機(jī) 電流和 轉(zhuǎn)速輸出仿真圖形 從圖 63可以很明顯的看出 電流、 轉(zhuǎn)速的起動(dòng)和擾動(dòng)的現(xiàn)象。例如 : 將可控硅觸發(fā)和整流環(huán)節(jié)近似地看作一階慣性環(huán)節(jié) , 設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)不考慮反電勢(shì)變化的影響 。 以上一些原因 ,在應(yīng)用工程設(shè)計(jì)方法時(shí)應(yīng)該注意的 , 以減小理論設(shè)計(jì)與實(shí)際之間的差距 。 29 參考文獻(xiàn) [1] 朱仁初，萬(wàn)伯任 .電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社，1994. 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