電機拖動與自動控制系統(tǒng)課程設計(編輯修改稿)
2024-11-13 08:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 Uc來移動觸發(fā)脈沖的相位，以改變整流電壓 Ud，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。用觸發(fā)脈沖的相位控制整流電壓的平均值是晶閘管整流器的主要特點，而且該系統(tǒng)具有調(diào)速范圍廣、精度高、動態(tài)性能好、效率高、易控制等優(yōu)點，因此，在工業(yè)上得到普遍應用。 但是晶閘管還存在以下問題： 1）晶閘管的單向?qū)щ娦?給系統(tǒng)的可逆運行帶來一些困難； 2） 晶閘管的過載能力小，要限制過電流和反向過電壓，以及電壓變化（ du/dt）和電流變化率（ di/dt），因此必須要有可靠的保護裝置和散熱條件； 3） 整流電路的脈波數(shù)是有限的，比直流電機每對級下?lián)Q向片的數(shù)目要少的多，因此除非主電路電感 L= ，否則 VM 系統(tǒng)的電流脈動總比 GM 系統(tǒng)更為嚴6 重。脈動電流產(chǎn)生脈動的轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機械不利。 4） 脈動電流造成較大的諧波分量，流入電網(wǎng)后對電網(wǎng)不利，同時也增加了電機發(fā)熱。 三相橋式全控整流電路 目前在各種整流電路中，應用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路，其原理圖如圖 所示，習慣將其中陰極連接在一起的 3 個晶閘管（ VT VT VT5）稱為共陰極組； 陽極連接在一起的 3個晶閘管（ VT VT VT2）稱為共陽極組。此外，習慣上希望晶閘管按從 1至 6的順序?qū)ǎ瑸榇藢⒕чl管按圖示的順序編號，即共陰極組中與 a、 b、 c三相電源相接的 3個晶閘管分別為 VT VT VT5，共陽極組中與 a、 b、 c 三相電 源相接的 3 個晶閘管分別為 VT VT VT2。這樣晶閘管就按照 1 到 6的順序?qū)恕? 下面簡單介紹一下其工作 原理 ： 6 個晶閘管的脈沖按 1 到 6 個順序，相位依次相差 60176。；共陰極的組的 3個晶閘管脈沖依次相差 120176。，共陽極組的 3 個晶閘管脈沖也依次相差 120176。；同一相的上下兩個橋壁的晶閘管脈沖相差 180176。每個時刻均需 2個晶閘管同時導通，形成向負載供電的回路，一個晶閘管是共陽極組的，一個是共陰極組的，且兩個晶閘管不在同一相。采用雙脈沖觸發(fā)，兩個脈沖前沿相差 60176。，脈寬一般為 20176。 30176。當給定某一觸發(fā)角時，共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對應的相電壓與共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對應的相電壓之差，即為輸出整流電壓，這樣通過改變觸發(fā)角 的大小，就可以改變輸出整流電壓了。7 當 ? 60176。時的整流電壓平均值為： Ud = 3π∫ √62π3 +απ3+αU2 sinωtd(ωt) = U2 cosα （ ） 當 60176。﹤ ＜ 90176。時的電壓平均值為： Ud = 3π∫ √6ππ3+αU2 sinωtd(ωt) = U2 [1+ cos*π3 + α+ ] （ ） 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成和靜特性 要維持電動機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，可引入該物理量的反饋量，構(gòu)成反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。常用的反饋系統(tǒng)有轉(zhuǎn)速反饋、電壓反饋和電流反饋系統(tǒng)，本文采用轉(zhuǎn)速反饋。 在電動機軸上安裝一臺測速發(fā)電機 TG，從而引出與被調(diào)量 — 轉(zhuǎn)速成正比的負反饋電壓 Un，與轉(zhuǎn)速給定電壓 Un?相比較后，得到偏差電壓 △Un，經(jīng)過放大器 A，產(chǎn)生觸發(fā)裝置 GT 的控制電壓 Uct，用以控制電動機轉(zhuǎn)速。 其原理圖如圖 所示。只要轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差，該系統(tǒng)就會自動產(chǎn)生糾正偏差的作用。轉(zhuǎn)速降落正是由負載引起的轉(zhuǎn)速偏差，顯然，該系統(tǒng)可大大減少轉(zhuǎn)速降落。 下面分析這個閉環(huán)調(diào)速 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了突出主要矛盾，先作如下的假定： （ 1） 忽略各種非線性因素，假定各環(huán)節(jié)的輸入輸出關系都是線性的；8 （ 2） 假定只工作在 VM系統(tǒng)開環(huán)機械特性的連續(xù)段 。 （ 3） 忽略直流電源和電位器的內(nèi)阻。 各環(huán)節(jié)穩(wěn)態(tài)關系如下： 電壓比較環(huán)節(jié)： *n n nU U U? ? ? ； 放大器： ct p nU K U?? ； VM 系統(tǒng)開環(huán)機械特性： 0ddeU I Rn C?? ； 晶閘管整流器與觸發(fā)裝置： 0d s ctU KU? ； 測速發(fā)電機： tgUn?? ； 以上 各關系式中 pK — 放大器的電壓放大系數(shù)： sK — 晶閘管整流器與觸發(fā)裝置的電壓放大系數(shù)； ? — 測速反饋系數(shù)，單位為 Vmin/r； 整理上述五個式子，得到轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式 **(1 / ) (1 ) (1 )p s n d p s n de p s e e eK K U I R K K U RIn C K K C C K C K??? ? ?? ? ? （ ） 式 （ ） 中 K? /p s eK K C? 為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)，此處以 1/
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