【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次斜波諧波少。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電 路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。 在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論，即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。沖量既指窄脈沖的面積。這里所說的效果基本相同。是指該環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如把各輸出波形用傅里葉變換分析，則它們的低頻段特性非常接近，僅在高頻段略有差異。 單周控制法又稱積分復(fù)位控制（ Integration Reset Control，簡(jiǎn)稱 IRC），是一種新型非線性控制技術(shù)，其基本思想是控制開關(guān)占空比，在每個(gè)周期使開關(guān)變量的平均值與控制參考電壓相等或成一定 比例。該技術(shù)同時(shí)具有調(diào)制和控制的雙重性，通過復(fù)位開關(guān)、積分器、觸發(fā)電路、比較器達(dá)到跟蹤指令信號(hào)的目的。單周控制器由控制器、比較器、積分器及時(shí)鐘組成，其中控制器可以是 RS觸發(fā)器，其控制原理如圖 所示。圖中 K可以是任何物理開關(guān)，也可是其它可轉(zhuǎn)化為開關(guān)變量形式的抽象信號(hào)。 圖 單周控制原理圖 單周控制在控制電路中不需要誤差綜合 ,它能在一個(gè)周期內(nèi)自動(dòng)消除穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)誤差，使前一周期的誤差不會(huì)帶到下一周期。雖然硬件電路較復(fù)雜，但其克服了傳統(tǒng)的 PWM控制方法的不足，適用于各種脈寬調(diào)制軟開關(guān)逆變器，具有 反應(yīng)快、開關(guān)頻率養(yǎng)護(hù)窯自控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì) 11 恒定、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，此外，單周控制還能優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)、減小畸變和抑制電源干擾，是一種很有前途的控制方法。 控制方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介： 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。 PID控制器問世至今已有近 70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定， 這時(shí)應(yīng)用 PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用 PID 控制技術(shù)。 PID 控制，實(shí)際中也有 PI 和 PD 控制。 PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 (1) 比例（ P）控制： 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與 輸入誤 差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。 (2) 積分（ I）控制： 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積 分成正比關(guān) 系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例 +積分（ PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 (3) 微分（ D）控制： 在微分控制中，控制器的輸出與 輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變 化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（ delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “ 超前 ” ，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “ 比例 ”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分項(xiàng) ” ，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零 ，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。 選擇 PID的參數(shù)，以及相互間的配合，可以影響 PID控制的穩(wěn)定性。如采樣時(shí)間養(yǎng)護(hù)窯自控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì) 12 過短對(duì)外部信號(hào)的變化有可能檢測(cè)不到，而過長(zhǎng)的采樣時(shí)間顯然不能滿足控制精度的要求。又如過大的增益又會(huì)造成控制的震蕩。在調(diào)試程序時(shí)要注意這些參數(shù)的設(shè)置，慢慢調(diào)試以至達(dá)到穩(wěn)定的 PID控制。 第三章 主電路的設(shè)計(jì) 主電路圖的設(shè)計(jì) 一般說來， 以下的小容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，都可以直接啟動(dòng)；對(duì)于 的電動(dòng)機(jī)，就要考慮過大的直接啟動(dòng)電流對(duì)供電系統(tǒng)的影響，一般按下列的經(jīng)驗(yàn)公式來核定： NHNQ PSII 443 ?? 式中 IQ為直接啟動(dòng)時(shí)的定子線電流； IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流； SH 為供電電源的總?cè)萘浚?KVA）； PN為電動(dòng)機(jī)額定功率（ KW）。如果上面公式能夠滿足，則該機(jī)允許直接啟動(dòng)；如果不能滿足，則必須采取措施限制啟動(dòng)電流。 由于本設(shè)計(jì)采用的是兩臺(tái) ，符合直接啟動(dòng)的要求，所以本設(shè)計(jì)采用直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng)。 1）該主電路由接觸器 KM1 、 QF2控制 1號(hào)風(fēng)機(jī)， KM2 、 QF3 控制 2號(hào)風(fēng)機(jī)； 2） FR1， FR2 是對(duì) 1號(hào)風(fēng)機(jī)、 2號(hào)風(fēng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)； 3）由 QF FU、 QS來控制主干線并對(duì)干線進(jìn)行保護(hù)； 4）由 QF4來控制 PLC的通斷。 養(yǎng)護(hù)窯自控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì) 13 主電路電氣元件的選擇 ．低壓隔離開關(guān)選擇： 主要作用是： 1)分閘后，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的設(shè)備或線路與電源用一個(gè)明顯斷開點(diǎn)隔開，以保證檢修人員和設(shè)備的安全。 2)根據(jù)運(yùn)行需要，換接線路。 3)可用來分、合線路中的小電流，如套管、母線、連接頭、短電纜的充電電流，開關(guān)均壓電容的電容電流，雙母線換 接時(shí)的環(huán)流以及電壓互感器的勵(lì)磁電流等。 4)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類型的具體情況，可用來分、合一定容量變壓器的空載勵(lì)磁電流。 戶外刀閘按其絕緣支柱結(jié)構(gòu)的不同可分為單柱式，雙柱式和三柱式。其中單柱式刀閘在架空母線下面直接將垂直空間用作斷口的電氣絕緣，因此，具有的明顯優(yōu)點(diǎn)，就是節(jié)約占地面積，減少引接導(dǎo)線，同時(shí)分合閘狀態(tài)特別清晰。在超高壓輸電情況下，變電所采用單柱式刀閘后，節(jié)約占地面積的效果更為顯著。 計(jì)算：已知 P=、功率因數(shù) COS∮ = Tanarccos∮ = 同期系數(shù)： K∑ P=,P=K∑ P∑ Pi K∑ Q=,P=K∑ Q∑ Qi 主回路： P30=179。 (+) =179。 11= Q30=179。 (179。 179。 2) 養(yǎng)護(hù)窯自控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì) 14 =179。 =8KW 其型號(hào)為 HD11100/31 ．低壓熔斷器選擇： １）根據(jù)使用條件確定熔斷器的類型。 ２）選擇熔斷器的規(guī)格時(shí)，應(yīng)首先選定熔體的規(guī)格，然后再根據(jù)熔體去選擇熔斷器的規(guī)格。 ３）熔斷器的保護(hù)特性 應(yīng)與被保護(hù)對(duì)象的過載特性有良好的配合。 ４）在配電系統(tǒng)中，各級(jí)熔斷器應(yīng)相互匹配，一般上一級(jí)熔體的額定電流要比下一級(jí)熔體的額定電流大２～３倍。 ５）對(duì)于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的熔斷器，應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的影響，熔斷器一般只作為電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，過載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電器。 ６）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于熔體的額定電流；額定分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。 根據(jù)電流 I30= 和上述要求 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 FU為 NG70025/380 ．低壓斷路器： 1).低壓斷路器的選擇和應(yīng)用 低壓斷路器用途廣泛， 它不僅用于主干線、支路、電路末端等作線路（ 電纜 、電線）及 電氣 設(shè)備的不頻繁合、分和過載、短路、欠電壓等故障的保護(hù)，還應(yīng)用于各種負(fù)載，如 照明 回路、電熱回路、電 動(dòng)機(jī)回路、可控硅整流回路、電容器回路等的單獨(dú)使用和保護(hù)。負(fù)載的性質(zhì)不同，選用斷路器的額定電流和保護(hù)特性也有差異。 2).選擇低壓斷路器應(yīng)滿足下列條件 ①低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于保護(hù)線路的額定電壓。 ②低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所裝的脫扣器的額定電流。 ③低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝條件，保護(hù)性能及操作方式的要求。 ① QF1的選擇： I30=,UN=380V，脫扣電流 150A，極限通斷能力 COS∮≥ 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 QF1 為 DW10200/3 ② QF2， QF3的選擇： I301=I302 = 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 QF QF3 為 C45ND380/16 ③ QF4的選擇： I=5A 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 QF4為 C45ND220/6 ．接觸器的選擇： 接觸器是用來接通和切斷電動(dòng)機(jī)或其它負(fù)載主電路的一種控制電器 .接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,大容量的主觸頭及迅速的熄滅電弧的能力 .當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) ,養(yǎng)護(hù)窯自控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì) 15 能根據(jù)故障檢測(cè)元件所給出的動(dòng)作信號(hào) ,迅速可靠的切斷電源 ,并有低壓釋放功能 .與保護(hù)電器組合可構(gòu)成各種電磁啟動(dòng)器 ,用于電機(jī)的控制及保護(hù)。 接觸器的結(jié)構(gòu)及工 作原理 : 接觸器由磁系統(tǒng) ,觸頭系統(tǒng) ,滅弧系統(tǒng) ,釋放彈簧機(jī)構(gòu) ,輔助觸頭及基座等幾部分組成 . 接觸器的基本工作原理 :利用電磁原理通過控制電路和可動(dòng)銜鐵的運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)觸頭控制主電路通短的 . 選擇接觸器的類型： 根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇。交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，直流負(fù)載應(yīng)選用直流接觸器，如果控制系統(tǒng)中主要是交流負(fù)載，直流電動(dòng)機(jī)或直流負(fù)載的容量較小，也可都選用交流接觸器來控制，但觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)選得大一些。 選擇接觸器主觸頭的額定電壓：應(yīng)等于或大于負(fù)載的額定電壓。 選擇接觸器主觸頭的額定電流： 被選用接觸器主觸頭 的額定電流應(yīng)不小于負(fù)載電路的額定電流。 也 可根據(jù)所控制的電動(dòng)機(jī)最大功率進(jìn)行選擇。如果接觸器是用來控制電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)、正反或反接制動(dòng)等場(chǎng)合，應(yīng)將接觸器的主觸頭額定電流降低使用，一般可降低一個(gè)等級(jí)。 主觸頭額定電流由經(jīng)驗(yàn)公式： ICN=PN179。 103／ KUN K為常數(shù)取 1～ ,一般為 ICN— 主觸頭額定電流 (A) PN— 被控制的電動(dòng)機(jī)的額定功率 (KW) UN— 電動(dòng)機(jī)的額定電壓 (v)。 I301=I302 = 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 KM KM2為 CJ2016 熱繼電器的選擇 ： 熱繼電器是用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器。 (1)類型選擇： 一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但當(dāng)三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動(dòng)機(jī)，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對(duì)于三角形接線的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。 (2)熱繼電器額定電流選擇： 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號(hào)。 (3)熱元件額定電流的選擇和整定： 熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)額定電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流為其額定電流的 6倍及啟動(dòng)時(shí)間不超過 5S時(shí)，熱無件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動(dòng)機(jī)的額定電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、拖動(dòng)沖擊性負(fù)載或不允許停車時(shí)，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的 。 RTI =（ ～ ） NI 養(yǎng)護(hù)窯自控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì) 16 1RTI =1179。 1NI =1179。 = 型號(hào)選擇為 ： JR16— 30/3 中間繼電器的選擇 中間繼電 器，實(shí)質(zhì)是一種電壓繼電器，觸頭對(duì)數(shù)多，觸頭容量大（額定電流為 5～10A）動(dòng)作靈敏度高。其主要用途為：當(dāng)其他繼電器的觸頭對(duì)數(shù)或觸頭容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來擴(kuò)展它們的觸頭或觸頭容量，起到信號(hào)中繼作用。 1). 用途 該繼電器使用于各種自動(dòng)化線路中，以擴(kuò)大被控的電路，應(yīng)用這種繼電器的線路，其供電電源為直流電，電壓不超過 110V。 2). 動(dòng)作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ⑴ . 動(dòng)作原理 當(dāng)在繼電器的線圈加以直流電壓時(shí)，線圈中有電流通過因而使鐵心磁化將動(dòng)片吸住，接觸片被動(dòng)片的另一端所推動(dòng)使動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。 當(dāng)線圈斷電時(shí)，磁力消失，而動(dòng)片受接觸系統(tǒng)的壓力而回到原來位置。 ⑵ . 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本繼電器為電磁式快速動(dòng)作之中間繼電器，繼電器由鐵芯，磁軛板，動(dòng)片，線圈及觸點(diǎn)系統(tǒng)等四部分所組成。 繼電器采用插入式結(jié)構(gòu)，插座內(nèi)有片狀彈簧以保證可靠的接觸，使用時(shí)將繼電器插入插座上。為了防止震動(dòng)引起繼電器滑出插座外面，因此繼電器與插座之間裝有彈簧環(huán)，如系固定安裝也可以不用插座，直接將接線焊與 繼電器的底板上。 繼電器具有透明塑料制成的外殼，以便觀察繼電器的動(dòng)作情況。 3). 技術(shù)數(shù)據(jù) ⑴ . 繼電器基本參數(shù)及線圈阻值表 1。 型 號(hào) 觸點(diǎn)數(shù) 額定電壓（ V） 電阻（ V ） 動(dòng)合 動(dòng)斷 轉(zhuǎn)換 DZ122 DZ144 DZ160 DZ106 6 6 2 4 6,12 24 48 110 52K 正負(fù) ,185K 正負(fù) 700K 正負(fù)