【正文】 Um?=3447= （ 310） 設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為 1281KVA 的整流變壓器。 15 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 1) 過電壓保護(hù) 通常分為交流側(cè)和直流側(cè)電壓保護(hù)。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。 電流濾波時(shí)間常數(shù) oiT =。 5) 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 原理圖 如 圖 54 所示。第二階段， ASR 飽和，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流給定作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電流基本上保持不變，拖動(dòng)系統(tǒng)恒加速，轉(zhuǎn)速線形增長(zhǎng)。同時(shí)，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，并與有共同設(shè)計(jì)內(nèi)容的同學(xué)交流，分析、整理和研究課題，先確立了設(shè)計(jì)基本思路，遇到問題及時(shí)與指導(dǎo)老師溝通，在老 師的指點(diǎn)和自己的努力，最后完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。 3) 添了微分負(fù)反饋使得快速的達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，超調(diào)量也減少。 26 仿真結(jié)果分析 根據(jù)動(dòng)態(tài)模型圖以及計(jì)算參數(shù)，用 MATLAB 進(jìn)行仿真 。2 （ 518） 可得 ASR 的比例系數(shù)為 Kn = (h:1)βCe m2hαR Σn=65= （ 519） 4) 檢驗(yàn)近似條件 轉(zhuǎn)速截止頻率為 ?? = KNω1= KNτn==。 圖 51 帶截止負(fù)反饋系統(tǒng)啟動(dòng)電流波形器 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(gè)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(jí)聯(lián)接，如圖 52所示。 熔斷器 額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流。 代入已知參數(shù)，可求得 mL = L = mL 和 L 包括了電動(dòng)機(jī)電樞電感量 DL 和折算到變流變壓器二次側(cè)的每相繞組漏電感 BL ，所以應(yīng)扣除 DL 和 BL ，才是實(shí)際的限制電流脈動(dòng)的電感 maL 和維持電流連續(xù)的實(shí)際臨界電感 LaL 。 為了保證負(fù)載能正常工作，當(dāng)主電路的接線形式和負(fù)載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側(cè)的電壓 2U 只能在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化，為此必須精確計(jì)算整流變壓器次級(jí)電壓 2U 。本設(shè)計(jì)使用的是晶閘管，即半控型器件。與此同時(shí)，電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì) E 也按線性增長(zhǎng)，對(duì)電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說， E是一個(gè)線性漸增的擾動(dòng)量，為了克服它的擾動(dòng)， 0dU 和 cU 也必須基本上按線性增長(zhǎng)，才能保持 dI 恒定。 4 晶閘管整流器存在的問題 晶閘管 整流 器運(yùn)行中還存在以下問題： 1) 由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難； 2) 由于晶閘管元件的過載能力小，不僅要限制過電流和反向過電壓，而且還要限制電壓變化率（ du/dt） 和電流變化率 (di/dt)，因此必須有可靠的保護(hù)裝置和符合要求的散熱條件； 3) 當(dāng)系統(tǒng)處于深調(diào)速狀態(tài)，即在較低速 度 下運(yùn)行時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角小，使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響； 4) 由于整流電路的脈波數(shù)比直流電動(dòng)機(jī)每對(duì)極下的換向片數(shù)要小得多，因此，VM 系統(tǒng)的電流脈動(dòng)很嚴(yán)重。我國在直流調(diào)速產(chǎn)品的研發(fā)上取得了一定的成就，但和國外相比仍有很大差距。 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(shì) ...................... 2 本課題主要討論問題 ............................................ 2 2 晶閘管整流器 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) .................................. 3 晶閘管整流器 電動(dòng)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(jì) ............................................. 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(dòng)過程分析 ............................................... 6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖 .................................. 7 主電路結(jié)構(gòu) .................................................... 8 主電路的設(shè)計(jì) .................................................. 9 變流變壓器的設(shè)計(jì) ........................................... 9 整流元件晶閘管的選擇 ...................................... 11 4 單元模塊設(shè)計(jì) .............................................. 13 平波電抗器的設(shè)計(jì) ............................................. 13 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) ............................................... 15 晶閘管的觸發(fā)電路 ............................................. 16 5 雙閉環(huán)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) ............................................ 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(jì) ............................................. 19 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) ............................................. 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 ......................................... 25 仿真結(jié)果分析 ................................................. 26 設(shè)計(jì)總結(jié) ................................................... 28 參考文獻(xiàn) ................................................... 29 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 ..................................... 30 1 1 緒論 直流調(diào)速系統(tǒng)的概述 三十多年來，直流電機(jī)調(diào)速控制經(jīng)歷了重大的變革。電動(dòng)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** ??? 。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)。 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? 圖 11 晶閘管 電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)（ VM系統(tǒng)） 對(duì)于一般的全控整流電路，當(dāng)電流連續(xù)時(shí)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(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖延遲角， Um為 α = 0時(shí)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)。直到 dmd II ? ， *imi UU? ，電流調(diào)節(jié)器很 快就壓制了 dI 的增長(zhǎng)，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。一般保護(hù)有快速熔斷器，壓敏電阻，阻容式。 主電路的設(shè)計(jì) 變流變壓器的設(shè)計(jì) 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。 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(dòng)；輕載或空載時(shí)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。 2) 過電流保護(hù) 在本設(shè)計(jì)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。這就要求在啟動(dòng)過程中把電動(dòng)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。 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(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 % 5%i? ??，滿足設(shè)計(jì)要求。 圖 61 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)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 。 2) 仿真實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果也并不是和系統(tǒng)實(shí)際的調(diào)試結(jié)果完全相同 , 因?yàn)榉抡鎸?shí)驗(yàn)在