自動控制論文--單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-03 11:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 且低速運行時的機械特性基本上保持不變所以得到的調(diào)速范圍可以達到很寬，而且可以實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)。 鑒于以上對各種調(diào)速可行性 方案的論述本，本系統(tǒng)將采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法以滿足生產(chǎn)工藝的要求。 主電路方案的采用 主電路主要是指電源裝置和執(zhí)行裝置（直流電動機），由于電動機是我們的控制對象，所以就對電源裝置進行可行性和優(yōu)越性的比較論證。 直流電動機的調(diào)速方法有兩種，具體為： 1）使用脈沖寬度調(diào)制晶體管功率放大器，即采用 PWM 的調(diào)壓調(diào)速控制； 2）使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速?？紤]到第二種的優(yōu)點，可調(diào)電源電路采用后者，使用晶閘管可控整流裝置調(diào)壓調(diào)速。 晶閘管可控整流裝置調(diào)速 通過晶閘管的導通角的移相，改變觸發(fā)角，從而改變電壓的導通 時間，改變電壓的平均值。電路如下： 4 ： 圖 晶閘管可控整流裝置電路 電路特點：電路直接由交流轉(zhuǎn)換為直流，所以效率比較高。其次，整流裝置時 SRC，容量相對 IGBT而言，比較大，電動機的容量就可以做的相對較大，可靠性也比較高，技術(shù)成熟等優(yōu)點。設(shè)計的對象電機的容量是 3KW，可以很好地滿足容量的要求，再次，觸發(fā)電路也比較簡單，有現(xiàn)成的集成觸發(fā)電路，設(shè)計起來相對簡單。不過由于也存在正反兩組的問題，所以也要考慮邏輯控制問題，以免發(fā)生環(huán)路導通短路事故。 控制電路方案的采用 采用單閉環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上電流 截止負反饋的方法； 方案論證： 采用才用單閉環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上電流截止負反饋的方法，能實現(xiàn)比較方便，快捷，成本低，而且系統(tǒng)調(diào)試等簡單。但是此方法又有其缺點，在啟動過程總系統(tǒng)是非線性的，而且是一個復雜的動態(tài)過程，不能簡單地將最大負荷時的電流值定為電流截止負反饋的限制值，這將影響電動機的啟動時間，而且難以把握電流的動態(tài)過程。由于直流電動機在起動、堵轉(zhuǎn)或過載時會產(chǎn)生很大的電流，這樣大的電流會燒壞晶閘管元件和電機，因而要加以限制。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個物理量基本不變，就應該引入哪個物理量的負反饋。系統(tǒng)中若 引入電流負反饋，雖然電流不會過大，但是單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中如果存在電流負反饋，將會使靜特性變軟，影響調(diào)速精度，而這又是我們希望避免的。如果能做到電流負反饋在正常運行時不起作用，而在過電流情況下起電流負反饋作用。為此，可以通過一個電壓比較環(huán)節(jié)，使電流負反饋環(huán)節(jié)只有在電流超過某個允許值時才起作用，這就是電流截止負反饋環(huán)節(jié)。 電流截止負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 電動機參數(shù)： PN=3KW, nN=1000rpm,UN=220V,IN=17A,Ra=1. 5Ω 。主回路總電阻 R=3Ω ，電磁時間常數(shù) Tl=,機電時間常數(shù) Tm=。三相橋式整流電路， Ks=45。測速反饋系數(shù) a=。調(diào)速指標： D=10， S=5 %。 變壓器的副邊電壓的確定： 因為 UN=220V，整定的范圍在 30176?！?150176。之間，所以 由 三相全控整流公式： UD=,當 α在 30176。時又 5 最大值，算出 U2=，所以可以選擇 U2=120V。 晶閘管參數(shù)的計算： 由于電動機電流的大小為 17A，即最大電流為： Imax=17A. 2 m a x m a x22 0 . 8 1 6 0 . 8 1 6 1 7 1 3 . 8 7 23VTI I I I A? ? ? ? ? ? m a x() 17 6 . 2 51 . 5 7 2 . 7 21 . 5 7 3VTV T A V IIIA? ? ? ? 又由整流輸出的電壓 Ud=UN=220V，進線的線電壓是 120V。由電路分析可知，晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器的二次線電壓的電壓峰值。即有 VUU RM 3 0 01 2 03232 2 ?????? 晶閘管承受的最大正向電壓是線電壓的一半，即 VUU FM 150120323221 2 ??????? 考慮安全性裕量，選擇電壓裕量為 2 倍的關(guān)系，電流裕量選為 倍的關(guān)系，所以工作的晶閘管的額定電壓容量的參數(shù)可選擇為： VU V TN 6 0 03 0 02 ??? 5 75V T NIV? ? ? 電樞回路的平波電抗器的計算： 電動機在運行時保證電流連續(xù)，取此時的電流為額定電流的 5%～ 10%。
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