【文章內容簡介】 下換向片的數目要少的多，因此除非主電路電感無窮大，否則VM系統的電流脈動總比GM系統更為嚴重。脈動電流產生脈動的轉矩，對生產機械不利。 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23所示，習慣將其中陰極連接在一起的3個晶閘管（VTVTVT5）稱為共陰極組；陽極連接在一起的3個晶閘管（VTVTVT6）稱為共陽極組。此外，習慣上希望晶閘管按從1至6的順序導通，為此將晶閘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VTVTVT5，共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VTVTVT6。這樣晶閘管就按照1到6的順序導通了。圖23三相橋式全控整流電路原理圖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。 開環(huán)系統的電氣原理 由于面向電氣原理結構圖的仿真方法是以調速系統的電氣原理結構圖為基礎的。按照系統的結構，需要從Simulink和SimPower System模塊庫中找到對應的模塊，按照系統的結構圖進行建模。開環(huán)直流調速系統的電氣原理圖如下24圖所示。從圖中可以看出，該系統主要由給定環(huán)節(jié)，脈沖觸發(fā)器，晶閘管整流橋，平波電抗器，直流電動機組成。直流電動機電樞由三相晶閘管整流電路經平波電抗器L供電，通過改變觸發(fā)器的移相控制信號Uc來調節(jié)晶閘管的控制角，從而改變整流器的輸出電壓實現直流電動機的調速。圖 24 開環(huán)系統的電氣原理結構圖 單閉環(huán)系統的電氣原理 單閉環(huán)有靜差轉速負反饋調速系統的電氣原理圖如下圖25：圖25 單閉環(huán)系統電氣原理結構圖在電動機軸上安裝一臺測速發(fā)電機TG，從而引出與被調量—轉速成正比的負反饋電壓Un，與轉速給定電壓Un*相比較后，得到偏差電壓，經放大器A，產生觸發(fā)裝置GT的控制電壓Uct，用以控制電動機轉速。只要轉速出現偏差，該系統就會自動產生糾正偏差的作用。轉速降落正是由負載引起的轉速偏差，顯然，該系統可大大減少轉速降落。該系統由給定環(huán)節(jié)、速度調節(jié)器、同步脈沖觸發(fā)器、平波電抗器、直流電動機、速度反饋環(huán)節(jié)等部分組成。 雙閉環(huán)系統的電氣原理 雙閉環(huán)直流調速系統工作原理如圖26所示。雙閉環(huán)直流調速系統的特點是電動機的轉速和電流分別由兩個獨立的調節(jié)器控制，且轉速調節(jié)器的輸出就是電流調節(jié)器的給定 。因此電流環(huán)能夠隨轉速的偏差調節(jié)電動機電樞的電流。當轉速低于給定轉速時，轉速調節(jié)器的積分作用使輸出增加，即電流給定上升，并通過電流環(huán)調節(jié)使電動機電流增加，從而使電動機獲得加速轉矩，電動機轉速上升。當實際轉速高于給定轉速時，轉速調節(jié)器的輸出減小，即電流給定減小，并通過電流環(huán)調節(jié)使電動機電流下降，電動機將因為電磁轉矩減小而減速。當轉速調節(jié)器飽和輸出達到限幅值時，電流環(huán)即以最大電流限制 Idm ，實現電動機的加速，使電動機的啟動時間最短，在可逆調速系統中實現電動機的快速制動；在不可逆調速系統中，由于晶閘管整流器不能通過反向電流，因此不能產生反向制動轉矩而使電動機快速制動 。圖26 雙閉環(huán)調速系統電氣原理結構圖 本章小結 本章先介紹了本篇論文采用的仿真軟件—Matlab/Simulink的主要情況；討論了直流調速系統的幾種調速方法和系統仿真的理論基礎；簡要介紹了常用的VM系統及其工作原理；最后列出了本文仿真的開環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)直流調速系統的電氣原理，以便于下一章節(jié)的仿真。3 調速系統的建模與仿真 開環(huán)調速系統的建模與仿真 開環(huán)直流調速系統是比較簡單的調速系統，一般滿足不了工業(yè)生產隊調速系統的要求，通常需要設置反饋環(huán)節(jié)，以改善系統的機械性能。 開環(huán)建模過程 在Simulink仿真中為了簡化模型，有利于仿真，省略了整流變壓器和同步變壓器，整流器和觸發(fā)同步使用同一交流電源，直流電動機勵磁由直流電源（simulink中選取的）直接供電。觸發(fā)器連接同步電壓，觸發(fā)器的控制角（alpha—deg端）通過了移相控制環(huán)節(jié)（shifter），移相控制模塊的輸入是移相控制信號，輸出是控制角。移相控制信號在仿真中由常數模塊設定。 本次建立的開環(huán)直流調速系統的仿真圖如下所示： 圖31 直流電動機開環(huán)調速系統的仿真圖 系統由控制電路建模和主電路建模兩部分組成。系統的建模和參數設定簡要敘述如下：（一）主電路的建模和參數設定 開環(huán)系統的主電路主要由三相對稱交流電壓源，晶閘管整流橋，平波電抗器，直流電動機等部分構成。由于同步脈沖觸發(fā)器和晶閘管整流橋是不可分割的兩個環(huán)節(jié)，所以通常作為一個整體來討論，故將觸發(fā)器歸于主電路建模。 三相對稱交流電壓源的建模和參數設定。從模塊組里選取一個交流電壓源模塊，為了得到建模需要的三相交流電，可以通過復制得到3個電壓源模塊，再使三個電壓源的一端接地。雙擊電壓源模塊A，可設定參數，如下圖32所示。B相和C相的設置不同于A相（電源模塊可在旁邊編輯其名稱，這里編輯為A相、B相、C相）。 圖32 A相電源參數設定 A相的幅值取220V，初相位設置為0，頻率為50Hz，其他設定為默認。B相和C相設定的方法和A相相同，注意將初相位分別設定為120和240。這樣就得到了三相對稱交流電源。 晶閘管整流橋的建模和參數設定。從模塊組選取“Universal Bridge”模塊，雙擊打開以設定參數，參數設定如下圖33。 當采用三相整流橋時，橋臂數取3；電力電子元件選取晶閘管。如果仿真結果不理想，則要通過仿真實驗不斷的進行參數優(yōu)化，最后確定其參數如圖33所示。 平波電抗器的建模和參數設定。從模塊組中選取“Series RLC Branch”模塊，雙擊打開以設置參數。參數設定要求類型選擇電感L就可以得到電抗器。平波電抗器的電感值是通過仿真實驗比較后得到的優(yōu)化參數。 直流電動機的建模和設定。從模塊組中選取“DC Machine”模塊。直流電動機的勵磁繞組接直流恒定勵磁電源；電樞繞組經平波電抗器接晶閘管的輸出；電動機經TL端口接恒轉矩負載如圖34所示。 脈沖觸發(fā)器的建模和參數設定。在這里將觸發(fā)器和晶閘管整流橋作為一個整體來研究。同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和6脈沖觸發(fā)器兩個部分。仿真要求6脈沖觸發(fā)器需用三相線電壓同步，所以同步電源的作用是將三相交流電源的相電壓轉換成線電壓。在仿真圖中 觸發(fā)器開關信號Block為“0”時開放觸發(fā)器；為“1”時封鎖觸發(fā)器。Block選取的是Constant模塊，設置參數為0既可。 圖33 Universal Bridge的參數設置 圖34 直流電動機的參數設定 控制電路的