【正文】 = 23 ， C=， UK%=5 2 2 0 0 .7 1 0 .7 1220ar ??? 13 = ? ?2 2 0 0 . 7 1 1 . 5 1 1 2 1352 . 3 4 0 . 9 0 . 5 1 . 52 1 0 0? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ???=366V 取 U2=370V 次級電流 I2和變壓器容量 I2=KI2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)。 表 1 運(yùn)算關(guān)系 電路結(jié)構(gòu)確定后既要進(jìn)行晶閘管的型號選擇：一般取晶閘管的額定電壓為 倍的 mU 、額定電流大于 2 倍的電動機(jī)額定電流 nI 確定。 （ 2）允許短時過載能力。 （ 2）電動機(jī)經(jīng)常起動、制動及反轉(zhuǎn)，此時除考慮初期投資外，主要根據(jù)過渡過程能量損耗為最小的條件來選 擇電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。雙閉環(huán) 直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。這時就要采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。二者之間實(shí)行嵌套（串聯(lián)）聯(lián)接。 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用， 在 系統(tǒng)中 設(shè)置 了 兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級連接， 如圖 2所示， 即把轉(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 。 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動時的電流和轉(zhuǎn)速波形如圖 （ a）所示。晶閘管與按 A 相，晶閘管與按 B 相，晶閘管與按 C 相 ， 晶閘管接成共陽極組，晶閘管接成共陰極組。三相全控橋整流電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，其輸出電壓波動小，適合 直流電動機(jī)的負(fù)載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣（將近 50）。 圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計總框架 本設(shè)計中直流電動機(jī)由單獨(dú)的可調(diào)整流裝置供電，采用三相橋式全控整流電路作為直流電動機(jī)的可調(diào)直流電源。這對一般 的 要求不太高的調(diào)速系統(tǒng)，基本上已能滿足要求。 四．設(shè)計內(nèi)容 1．根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。為了克服這一 缺點(diǎn)就應(yīng)用轉(zhuǎn)速，電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。晶閘管問世后，生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管 — 電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱 VM 系統(tǒng)），和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動變流裝置相比，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。又采用電流截止負(fù)載環(huán)節(jié)，限制了起（制）動時的最大 電流。 系統(tǒng)主電路： R?? ? ， T?? 。 4 4．動態(tài)設(shè)計計算：根據(jù)技術(shù)要求，對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)校正，確定 ASR 調(diào)節(jié)與 ACR 調(diào)節(jié)器的結(jié) 構(gòu)型式及進(jìn)行參數(shù)計算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動態(tài)性能指標(biāo)的要求。另一方面，在一個調(diào)節(jié)器輸出端綜合幾個信號，各個參數(shù)互相調(diào)節(jié)比較困難。 主電路 直流調(diào)速系統(tǒng)常用的直流電源有三種①旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組；②靜止式可控整流器；③直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。三相全控橋整流電路可實(shí)現(xiàn)對共陰極組和共陽極組同時進(jìn)行控制，控制角都是 。 由于電網(wǎng)電壓與工作電壓（ U2）常常不一致，故在主電路前端需配置一個整流變壓器，以得到與負(fù)載匹配的電 壓，同時把晶閘管裝置和電網(wǎng)隔離，可起到降低或減少晶閘管變流裝置對電網(wǎng)和其他用電設(shè)備的干擾。 這樣的理想起動過程波形如圖 1（ b）所示， 這時，啟動電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長的。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，采用 PI調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)獲得良好的靜態(tài)和動態(tài)性能。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為 恒值，輸入量的變化不再影響輸出，相當(dāng)與使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。 圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 U*n ? Uct IdL n Ud0 Un + ? Ui WASR(s) WACR(s) Ks Tss+1 1/R Tl s+1 R Tms U*i Id 1/Ce + E Ks ? 1/Ce U*n Uct Id E n Ud0 Un + + ASR + U*i IdR R ? ACR Ui UPE 10 電動機(jī)型式的確定 電動機(jī)電壓等級的選用 電動機(jī)電壓等級要與工廠企業(yè)或車間的供電 電壓一致。電動機(jī)額定功率的選擇一般可分為三步： （ 1）計算負(fù)載功率 PL。 電動機(jī)的選型 型號： Z418042 額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min 額定功率： 90KW 電壓：電樞 220V 激磁： 220V 電樞電流： 221A 慣量矩： 重量： 410Kg 11 晶閘管結(jié)構(gòu)型式的確定 晶閘管 整流是把交流變直流。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，單環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。影響 U2 值的因素有： （ 1） U2 值的大小首先要保證滿足負(fù)載所需求的最大直流值 Ud （ 2）晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時有一定的管壓降，用 UT表示 （ 3）平波電抗器有一定的直流電阻，當(dāng)電流流經(jīng)該電阻時就要產(chǎn)生一定的電壓降 （ 4）電樞電阻的壓降 綜合以上因素得到的 U2 精確表達(dá)式為： A= Ud0/U2，表示當(dāng)控制角 α=0176。 電樞電感量 LM按下式計算 )(2 10 3 mHIPnUKL NNNDM ?? P— 電動機(jī)磁極對數(shù)， KD— 計算系數(shù)，對一般無補(bǔ)償電機(jī)： KD=8~12 對于本設(shè)計， P=2， KD=10 14 則331 0 1 0 2 2 0 1 0 2 . 7 7( )2 2 2 1 4 6 0 1 3 6DNM NNKUL m HP n I? ? ?? ? ?? ? ? 整流 變壓器漏電感折算到次級繞組每相的漏電感 LB按下式計算 )(100% 2 mHIUUKL dKBB ?? U2— 變壓器次級相電壓有效值 Id— 晶閘管裝置直流側(cè)的額定負(fù)載電流 KB— 與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) 對于本設(shè)計， KB=， %KU =5 則 2% 5 3 7 03 . 9 0 . 3 3 ( )1 0 0 1 0 0 2 2 0KBB dUUL K m HI? ? ? ? ? ? 變流器在最小輸出電流 Idmin 時仍能維持電流連續(xù)時電抗器電感量 L 下式計算 min2dI UKL ?? K 是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) ，三相全控橋 K 取 則： 2m i n0 . 6 9 3 3 7 0 2 3 . 3 1 ( )2 2 0 5 %dKUL m HI ??? ? ?? 使輸出電流連續(xù)的臨界電感量 L 平 L 平 =LLM2LB= =(mH ) 電抗器電感量應(yīng)大于 15 mH 保護(hù)電路的設(shè)計計算 過電壓保護(hù) ① 交流側(cè)過電壓的保護(hù)如圖 31 圖 41 交流側(cè)過電壓保護(hù)電路 采用 RC 過電壓抑制電路如圖一所示，在變壓器次級并聯(lián) RC 電路，以吸收變壓器鐵心的磁場釋放的能量，并把它轉(zhuǎn)換為電容器的電場能而存儲起來，串聯(lián)電阻是為了在能量轉(zhuǎn)換過程中可以消耗一部分能量并且抑制 LC 回路可能產(chǎn)生的震蕩。采用 KJ004 集成觸發(fā)電路的同步電壓應(yīng)滯后于主電路電壓 180 度的觸發(fā)觸發(fā)脈沖。因此，對于可控整流電路，就要求觸發(fā)電路在 19 三相電源相電壓正半周的 5 點(diǎn)的位置給晶閘管 VT VT3 和 VT5 送出觸發(fā)脈沖，而在三相電源相電壓負(fù)半周的 6 點(diǎn)的位置給晶閘管 VT VT4 和 VT6 送出觸發(fā)脈沖，且在任意時刻共陰極組和共陽極組的晶閘管中都各有一只晶閘管導(dǎo)通，這樣在負(fù)載中才能有電流通過，負(fù)載上得到的電壓是某一線電壓。 電流濾波時間 oiT =， 電流環(huán)小時間常數(shù)之和 iT? ：按小時間常數(shù)近似處理， 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 i s oiT T T? ?? = 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)設(shè)計要求 5%i?? ，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型 Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。 176。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計 時間常數(shù)的確定 電流環(huán)等效時間常數(shù) 1/KI：已取 IiKT? =， 則 1/KI=2T∑ i=2 =。實(shí)際上，由于表 四是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時， ASR 飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按 ASR退飽和的情況重新計算超調(diào)量。 電氣原理總圖 第 7 章 MATLAB/SIMULINK 仿真軟件 仿真軟件介紹 26 利用 MATLAB 下的 SIMULINK 軟件和電力系統(tǒng)模塊庫 (SimPowerSystems)進(jìn)行系統(tǒng)仿真是十分簡單和直觀的，用戶可以用圖形化的方法直接建立起仿真系統(tǒng)的模型，并通過SIMULINK 環(huán)境中的菜單直接啟動系統(tǒng)的仿真過程，同時將結(jié)果在示波器上顯示出來。大部分從事科學(xué)研究和工程應(yīng)用的讀者朋友可能都已經(jīng)注意到并為之所困擾的是，當(dāng)我們的計算涉及矩陣運(yùn)算或畫圖時，利用 FORTRAN和 C 語言等計算機(jī)語言進(jìn)行程序設(shè)計是一項(xiàng)很麻煩的工作。這是實(shí)驗(yàn)法建立數(shù)學(xué)模型。對于快速的實(shí)時系統(tǒng)的仿真，往往用匯編語言編制仿真程序。 28 29 仿真波形圖： 30 速度 電樞電流 31 勵磁電流 電磁轉(zhuǎn)矩 32 第 9 章 仿真結(jié)果分析 圖上部為電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線，下部為電機(jī)電流曲線。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速時， ASR 的輸入偏差為 0，但其輸出由于積分作用仍然保持限幅值，這時電流也保持為最大值，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)。當(dāng)負(fù)載突然增大時，由于 轉(zhuǎn)速下降，此時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 起主要的調(diào)節(jié)作用，因此，電流調(diào)節(jié)器 ACR 電流有所下降，同啟動時一樣，當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR飽和，達(dá)到限幅值，使電流急速上升。比如，電路可逆與不可逆的異同，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電路原理與性能分析等