雙閉環(huán)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-14 00:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 段，只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用，既能控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)，又能控制電流使系統(tǒng)在充分利用電機(jī)過載能力的條件下獲得最佳過渡過程，很好的滿足了生產(chǎn)需求。 方案選擇，各參數(shù)間相互影響，難于進(jìn)行調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)參數(shù)的調(diào)整，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不夠好。，不能充分利用電動(dòng)機(jī)的過載能力獲得最快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，即最佳過渡過程。為了獲得近似理想的過度過程，并克服幾個(gè)信號(hào)綜合于一個(gè)調(diào)節(jié)器輸入端的缺點(diǎn)，最好的方法就是將被調(diào)量轉(zhuǎn)速與輔助被調(diào)量電流分開加以控制，用兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。所以本文選擇方案二作為設(shè)計(jì)的最終方案。 設(shè)計(jì)要求直流電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)雙閉環(huán)直流晶閘管調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)要求如下：1. 直流電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù) PN=264W、U N=220V、I N=、n N=1600 r/min，電樞電阻 Ra=，電樞繞組電感 La=，電機(jī)飛輪矩 GDd2=m2，電流過載倍數(shù) λ=，電樞回路總電阻可取為 R=2Ra=，系統(tǒng)總飛輪矩 GD2= GDd2。2. 設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量 σi％≤5%；空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 σn％ ≤10％。 課程設(shè)計(jì)專用紙3 單元模塊設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文所設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)直流晶閘管調(diào)速系統(tǒng)主要包含轉(zhuǎn)速給定電路、轉(zhuǎn)速檢測電路、電流檢測電路、控制電路、觸發(fā)脈沖輸出電路、整流及晶閘管保護(hù)電路、電源等幾個(gè)部分。 轉(zhuǎn)速給定電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速給定電路主要由滑動(dòng)變阻器構(gòu)成，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器即可獲得相應(yīng)大小的給定信號(hào)。轉(zhuǎn)速給定電路可以產(chǎn)生幅值可調(diào)和極性可變的階躍給定電壓或可平滑調(diào)節(jié)的給定電壓。其電路原理圖如圖 所示。 圖 轉(zhuǎn)速給定電路原理圖 轉(zhuǎn)速檢測電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速檢測電路的主要作用是將轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為與轉(zhuǎn)速稱正比的電壓信號(hào)，濾除交流分量，為系 課程設(shè)計(jì)專用紙統(tǒng)提供滿足要求的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。轉(zhuǎn)速檢測電路主要由測速發(fā)電機(jī)組成，將測速發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)同軸連接，測速發(fā)電機(jī)輸出端即可獲得與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)，經(jīng)過濾波整流之后即可作為轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)反饋回系統(tǒng)。其原理圖如圖 所示。 圖 轉(zhuǎn)速檢測電路原理圖 電流檢測電路設(shè)計(jì)電流檢測電路的主要作用是獲得與主電路電流成正比的電流信號(hào)，經(jīng)過濾波整流后，用于控制系統(tǒng)中。該電路主要由電流互感器構(gòu)成，將電流互感器接于主電路中，在輸出端即可獲得與主電路電流成正比的電流信號(hào)，起到電氣隔離的作用。其電路原理圖如圖 所示。 課程設(shè)計(jì)專用紙 圖 電流檢測電路原理圖 整流及晶閘管保護(hù)電路設(shè)計(jì)整流電路如圖 所示，在整流電路中主要是晶閘管的保護(hù)問題。晶閘管具有許多優(yōu)點(diǎn)，但它屬于半導(dǎo)體器件，因此具有半導(dǎo)體器件共有的弱點(diǎn)，承受過電壓和過電流的能力差，很短時(shí)間的過電壓和過電流就會(huì)造成元件的損壞。為了使晶閘管裝置能長期可靠運(yùn)行，除了合理選擇元件外，還須針對(duì)元件工作的條件設(shè)置恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。晶閘管主要需要四種保護(hù)：過電壓保護(hù)和du/dt 限制，過電流保護(hù)和 di/dt 限制。 圖 整流電路及晶閘管保護(hù)電路 過電壓保護(hù)和 du/dt 限制凡是超過晶閘管正常工作是承受的最大峰值電壓的都算過電壓。產(chǎn)生過壓的原因是電路中電感元件聚集的能量驟然釋放或是外界侵入電路的大量電荷累積。按過壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)保護(hù)，直流側(cè)保護(hù)和元件保護(hù)。元件保護(hù)主要是通過阻容吸收電路，連線如圖 所示。阻容吸收電路的參數(shù)計(jì)算式根據(jù)變壓器鐵芯磁場釋放出來的能量轉(zhuǎn)化為電容器電場的能量存儲(chǔ)起來為依據(jù)的。由于電容兩端的電壓不能突變，所以可以有效的抑制尖峰過電壓。串阻的目的是為了在能量轉(zhuǎn)化過程中能消耗一部分能量，并且抑制 LC 回路的振蕩。 過電流保護(hù)和 di/dt 限制由于晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過電流時(shí)，溫度就會(huì)急劇上升可能燒壞 PN 結(jié)，造成元件內(nèi)部短路或開路。晶閘管發(fā)生過電流的原因主要有：負(fù)載端過載或短路；某個(gè)晶閘管被擊穿短路，造成其他元件的過電流；觸發(fā)電路工作不正常或受干擾，使晶閘管誤觸發(fā)，引起過電流。晶閘管允許在短時(shí)間內(nèi)承受一定的過電流，所以過電流保護(hù)作用就在于當(dāng)過電流發(fā)生時(shí)，在允許的時(shí)間內(nèi)將過電流切斷，以防止元件損壞。晶閘管過電流的保護(hù)措施有下列幾種： 課程設(shè)計(jì)專用紙 普通熔斷絲由于熔斷時(shí)間長，用來保護(hù)晶閘管很可能在晶閘管燒壞之后熔斷器還沒有熔斷，這樣就起不了保護(hù)作用。因此必須采用專用于保護(hù)晶閘管的快速熔斷器?？焖偃蹟嗥饔玫氖倾y質(zhì)熔絲，在同樣的過電流倍數(shù)下，它可以在晶閘管損壞之前熔斷，這是晶閘管過電流保護(hù)的主要措施。 硒堆是一種非線性電阻元件，具有較陡的反向特性。當(dāng)硒堆上電壓超過某一數(shù)值后，它的電阻迅速減小，而且可以通過較大的電流，把過電壓的能量消耗在非線性電阻上，而硒堆并不損壞。硒堆可以單獨(dú)使用，也可以和阻容元件并聯(lián)使用。本系統(tǒng)采用快速熔斷器對(duì)可控硅進(jìn)行過流保護(hù)。 整流電路參數(shù)計(jì)算(1) 的計(jì)算2Umax2 2incosdTshNIACU???????????—負(fù)載要求的整流電路輸出的最大值；maxdU—晶閘管正向壓降，其數(shù)值為 —，通常取 ；T 1TUV?n—主電路中電流回路晶閘管的個(gè)數(shù)；A—理想情況下 時(shí)，整流輸出電壓 與變壓器二次側(cè)相電壓 之比；0??d dC—線路接線方式系數(shù)；—電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)，通常取 ；???—最小控制角，通常不可逆取 ；min min12o??—變壓器短路電壓比，100Kv 以下的取 ；—變壓器二次側(cè)實(shí)際工作電流額定電流之比；2N
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