【文章內(nèi)容簡介】 式（51）??可得 ， = 即 最小控制角不能小于 。?9.? 49.?流有效值為 式（52） .=0A3dTdII??流過晶閘管的通態(tài)平均電流為 =197A 式（53）().?由于晶閘管的過載能力比一般電磁器件小，因而要選用晶閘管的通態(tài)平均電流為其實(shí)際正常平均值的 ～ 倍，取 300A，使之有一定的安全裕量。但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中要求 1500A，故流過晶閘管的電流有效值應(yīng)設(shè)計(jì)為dI? = 1500=866A 式（54）??流過晶閘管的通態(tài)平均電流為 = 1500=552A 式（55）().它比實(shí)際流過晶閘管的要大。再考慮到安全裕量，取 2 倍為 1104A，可選通態(tài)平均電流參數(shù)為 1000A 的晶閘管。晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓為 V 式（56）2265034DRMLUU????選用時(shí)額定電壓應(yīng)為正常工作峰值的 2～3 倍，取 3 倍為 1062V，取整1000V。根據(jù)以上晶閘管的參數(shù)計(jì)算和主電路設(shè)計(jì)需要，可見附錄 C 查出普通晶閘管主要參數(shù)，選出合適的晶閘管型號、規(guī)格及數(shù)量。我們選用型號為 KP1000 的晶閘管 6 個(gè)，通態(tài)平均電流選 1000A，斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓選 100～3000V。第 6 章 計(jì)算主電路的平波電抗器量 主電路電抗器總電感量的計(jì)算整流電路的脈動數(shù) m= 其數(shù)目總是有限的，比直流電機(jī)每對極下?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)的電流脈動更為嚴(yán)重。在 VM 系統(tǒng)中，脈動電流會增加電機(jī)的發(fā)熱，同時(shí)也產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機(jī)械不利。為了避免或減輕這種影響，須采用抑制電流脈動的措施。主要是措施是： （1）增加整流電路相數(shù)，或采用多重化技術(shù)。（2）設(shè)置平波電抗器。平波電抗器的電感量一般按低速輕載時(shí)保證電流連續(xù)的條件來選擇。通常首先給定最小電流 以 A 為單位；再利用它計(jì)算所需的總電感量，以 mH 為單位，減mindI去電樞電感，即得平波電抗應(yīng)有的電感值。對于三相半波整流電路，總電感量的計(jì)算公式 式（61）?其中 設(shè)計(jì)要求中已經(jīng)給出為 10A，通過式（47 ）可算出總的電感量為mindI 式（62）2min50/??第 7 章 設(shè)計(jì)速度電流負(fù)反饋電路 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 nTGMIdIASRUn*+ictV~C 圖 71 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級聯(lián)結(jié)如圖 71。這就是說把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速換在外面叫做外環(huán)，這樣就形成了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。MIdTG~TAUn*R0C+ASiiLV+ct 圖 72 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 為了獲得良好的靜動態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用 PI 調(diào)節(jié)器，其原理圖示于圖 72。 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 設(shè)計(jì)中一些參數(shù)計(jì)算計(jì)算 eNC? 式（71）????理想空載轉(zhuǎn)速 式（7??2）額定電磁轉(zhuǎn)矩 NT 式（ N?????3）額定轉(zhuǎn)速降 式（74）????靜差率 式（705） 雙閉環(huán)系統(tǒng)給定的技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)： 允許過載倍數(shù) ???晶閘管裝置放大倍數(shù) 4sK時(shí)間常數(shù)： ， .?動態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量 5%i??空載起動到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 n?? 雙閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算 取轉(zhuǎn)速給定電壓 式（76）10gnUv?max? 取電流給定電壓 式（77）giV.675gifidI 取晶閘管電壓放大倍數(shù) 40VK? 晶閘管逆變器的滯后時(shí)間常數(shù) .? 靜差率要求的速度降 ??? 由于采用了抑制零點(diǎn)漂移 PI 調(diào)節(jié)器，故穩(wěn)態(tài)時(shí)的速度降必須滿足 式（79）39。fidnKI?? 則 39。 ?????? 因?yàn)? 取 39。nRK?04Rk?????? 若取 ， 39。639。2n 電流環(huán) 39。39。i 39。ik 所以 式（710）???? 靜差率 ? 雙閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)計(jì)算 電流環(huán)的設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù)（1） 整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) T 按表 71， 表 71 各種整流電路的平均時(shí)空時(shí)間整流電路形式 平均失控時(shí)間 Ts/ms單相半波 10單相橋式（全波） 5三相半波 三相橋式，六相半波 三相式電路的平均失控時(shí)間 ?（2） 電流濾波時(shí)間常數(shù) ，三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是 ，為了oi 基本濾平波頭應(yīng)有 ，因此取(12)?20oiT?（3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù) 按小時(shí)間常數(shù)近似處理取iT? ??? 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)要求 而且 %5l????? 因此可以按照典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電流調(diào)節(jié)器選用 PI 型，其傳遞函數(shù)為1()iACRsWSK??? 選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù) ACR 超前時(shí)間常數(shù) ?? 電流環(huán)開環(huán)增益：要求 時(shí)，應(yīng)取 （見表 72）5%i????表 72 典型Ⅰ型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)關(guān)系參數(shù)關(guān)系 阻尼比超調(diào)量上升時(shí)間相角穩(wěn)定裕度截止頻率0∞176。%176。%176。%176。%176。因此 式（711 ）??? 式（712）??? 校驗(yàn)近似條件，電流環(huán)截止頻率 ?（1） 晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件 13cisWT?現(xiàn)在 滿足近似條件???（2） 忽略反電動勢對電流環(huán)影響的條件 13mlciT?現(xiàn)在 滿足近似條件 ciT Wss?????（3） 小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：13cisoiWT?現(xiàn)在 滿足近似條1 WsT?????件 電流調(diào)節(jié)器原理圖如下所示，按所有運(yùn)算放大器取 各電阻和電容值計(jì)算如下：04Rk???0取30..56iiCFFR????.取0??0.按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到 動態(tài)指標(biāo)為 滿足設(shè)計(jì)要求。%435??? 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì) 確定時(shí)間常數(shù) （1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為 ?? （2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) 取on1 （3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) 按小時(shí)間常近似處理取? ??? 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)要求無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)，又根據(jù)動態(tài)要求，應(yīng)按典型 Π 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)，所以 ASR 選用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 1()nASRWKS??? 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取 ，則 ASR 的超前時(shí)間常數(shù)為 5h? 式（713）?????轉(zhuǎn)速開環(huán)增益 式（714）????? 于是，ASR 的比例系數(shù)為 式（7(1)?????????15） 校驗(yàn)近似條件 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為??（1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件： 5iT?? 現(xiàn)在： 滿足簡化條件 ST???? （2）小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：132ionWT?? 現(xiàn)在： 滿足近似條件..ionT????? 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理如圖 取 ，則04RK? ???270 取??.3F? 取???1 校驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量 max*%()2()nomnbChTZ????????? 當(dāng) 時(shí)，5h 式（7max%??16） 而 式（717）??所以 式（718）ax00 00()2() mChTZ???????第 8 章 結(jié) 論本設(shè)計(jì)為“電流與轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究” ，經(jīng)過調(diào)試證明設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)系統(tǒng)能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過該設(shè)計(jì)系統(tǒng)改進(jìn)，與其為單閉環(huán)系統(tǒng)相比：機(jī)械特性偏硬，快速起制動，突加負(fù)載動態(tài)速將小。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用了雙閉環(huán)系統(tǒng)，所以系統(tǒng)能夠通過兩個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器進(jìn)行自動調(diào)節(jié)作用減少穩(wěn)態(tài)速降，但是有超調(diào)。為使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能更好，該系統(tǒng)采用無靜差調(diào)節(jié)，即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用比例積分調(diào)節(jié)器（PI 調(diào)節(jié)器） ，使系統(tǒng)保證恒速運(yùn)行，以保證滿足更嚴(yán)格的生產(chǎn)要求。通過這次設(shè)計(jì)，我的各項(xiàng)能力都受到了系統(tǒng)的訓(xùn)練，不但擴(kuò)展了視野，而且對以前從未接觸過的電路設(shè)計(jì)方面的知識有所了解，第一次把四年所學(xué)的知識加以系統(tǒng)的綜合，同時(shí)利用以前學(xué)過的理論知識應(yīng)用于本次設(shè)計(jì)，當(dāng)然設(shè)計(jì)過程中遇到很多的問題，但這對于我來說也是一種挑戰(zhàn)和鍛煉的機(jī)會。通過這次學(xué)習(xí)，本人進(jìn)一步熟悉了電力拖動自動控制系統(tǒng)及電力電子技術(shù)的基本理論，加深了對一些比較抽象的理論知識的理解，對直流調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、各控制單元的工作原理、系統(tǒng)的性能特點(diǎn)都有了更深入的理解。在查閱大量相關(guān)資料的同時(shí)，對當(dāng)前直流調(diào)速領(lǐng)域和未來發(fā)展概貌也有了一定的了解。再次深深體會到書本上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要更加深入得了解控制領(lǐng)域需要不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，才能夠保持與時(shí)俱進(jìn)。由于本人平時(shí)實(shí)踐機(jī)會較少，在該次理論設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤之處，在設(shè)計(jì)過程中，本人參考了其它書目的大量信息，對有價(jià)值的信息，經(jīng)過剖析和處理后于與應(yīng)用，希望老師批評指正。 參考文獻(xiàn)[1] 陳伯時(shí)主編《電力拖動自動控制系統(tǒng)》第 2 版﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992[2] 彭鴻才主編《電機(jī)原理與拖動》北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998[3] 王兆安、黃俊主編《電力電子技術(shù)》第 4 版 ﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996[4] 王離九主編《電力拖動自動控制系統(tǒng)》武漢：華中理工大學(xué)出版社，1991[5] 吳麒《自動控制原理》北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[6] 謝宗安主編《自動控制系統(tǒng)》重慶：重慶大學(xué)出版社，1996[7] 馮垛生，鄧則名主編《電力拖動自動控制系統(tǒng)》廣州：廣東高等教育出版社，1998[8] Leonhard,W《Control of Electrical Drives 3rd ed》SpringerVerlag,2022[9] 陳伯時(shí)等《雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)（講座） 》冶金自動化，1983（1） 、 （2）[10] 賴福新《電機(jī)控制系統(tǒng)》上海：上海交通大學(xué)出版社，1995[11] 秦祖蔭編《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》西安：西安交通大學(xué)電器教研室，1990[12] Murphy J M D and Turnbull F G《Power Electronic Control of AC Motors》Pergamon Press,1988[13] 林渭勛主編﹒電力電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[15] 《電力電子變流技術(shù)》 黃俊 機(jī)械工業(yè)出版社 2022 致 謝經(jīng)過三個(gè)多月的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，我們在董老師的悉心幫助下，比較順利的完成了本次設(shè)計(jì),并把平時(shí)所學(xué)習(xí)到的東西用在了我們的設(shè)計(jì)中，使我的受益匪淺。我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破