【文章內容簡介】 饋電網吸取電能回饋電網晶閘管控制角α190176。α290α290α190176。機械特性所在象限一二三四第三章主電路設計 整流電路計算 整流輸出電壓U的波形在一周期內脈動6次，且每次脈動的波形相同，因此在計算其平均值時，只需對一個脈波（即1/6周期）進行計算即可。以線電壓的過零點為時間坐標的零點，于是可得當整流輸出電壓連續(xù)時的平均值為U= （31）考慮到I引起的的各種電壓降有4種：變壓器的電阻壓降IR，其中R為變壓器的等效電阻，它包括變壓器的二次繞組本身的電阻一級一次繞組電阻折算到二次側的等效電阻；晶閘管本身的管壓降U，它基本上是一恒定值；電樞電阻壓降IR；由重疊角引起的電壓降3XI/（2）.此時整流電路直流電壓的平衡方程為U=E+RI+U （32）I由一般直流電機的數(shù)據(jù)計算得I=305A。另外考慮整流電源內阻壓降及電網電壓波動，通常還需要再增加～，由于（32）式可得U=（220+）=255V。U=以觸發(fā)角為30來計算，U=126V所以根據(jù)要求。變壓器的各項數(shù)據(jù)為副邊線電壓 U=U==218V副邊電流 I===249A副邊功率 P=3UI=3126249KVA=94KW晶閘管額定電壓 U=（2~3）=640V~955V晶閘管額定電流 I=（~2）=168~224A在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適、驅動電路設計良好外，采用合適的過電壓保護、過電流保護、等措施也是必要的。 在交流側采用整流式阻容保護。阻容保護電路的RC直接接于線路之間，平時支路中就有電流流動，電流流過電阻必然要造成能量的損耗并使電阻發(fā)熱。為克服這些缺點可采用整流式阻容RC保護電路，阻容式RC保護電路如圖所示。圖31整流式保護電路三相交流點經過二極管整流橋變?yōu)槊}動直流電，經過R1給C充電，電路正常工作無過電壓時電容兩端保持交流電的峰值電壓，而后整流橋給電容回路提供微弱的電流，以補充電容放電所損失的電荷。由于與C并聯(lián)的R2阻值很大，電容的放電非常慢，因此整流橋輸出的電流也非常小。一旦出現(xiàn)過電壓，過電壓的能量被電容吸收，電容的容量足夠大，可以保證此時電容電壓的數(shù)值在允許范圍之內，從而也使電流電壓不超過額定值。過電壓消失后，電容經R2放電使兩端電壓恢復到交流電正常的峰值。 過電流保護采用快速熔斷器 橋臂處的快速熔斷器參數(shù)，晶閘管額定電流取中間值200額定電流===260A環(huán)流快速熔斷器參數(shù)額定電流===第四章 控制電路設計 在邏輯控制無環(huán)流直流可逆調速系統(tǒng)中，兩組晶閘管的觸發(fā)電路是否輸出脈沖由邏輯控制器DLC控制。而邏輯控制器DLC的輸入端分別連接轉速調節(jié)器ASR的輸出U和電流的反饋信號U，即邏輯控制器DLC根據(jù)這兩個信號來控制兩組晶閘管開通或者關斷。具體順序歸納如下：①由于轉速給定變化或負載變動，使電動機應產生的轉矩極性反向。②由轉速調節(jié)器輸出反映這一轉矩的極性，并由邏輯裝置對該極性進行判斷，然后發(fā)出切換開始的指令。③使導通側的整流橋（例如正組橋）的電流迅速減小到零。④由零電流檢測器得到零電流信號后，經 ～ 延時，確認電流實際值為零，封鎖原導通側整流橋的觸發(fā)脈沖。⑤由零電流檢測器得到零電流信號后，經 延時，確保原導通側整流橋晶閘管完全阻斷后，開放待工作側整流橋（例如反組橋）的觸發(fā)脈沖。⑥電樞內流過與切換前反方向的電流，完成切換過程。圖41控制系統(tǒng)工作流程圖 晶閘管在正常工作時，有如下特性：1）當晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。2）當晶閘管承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能導通。3）晶閘管一旦導通，門極就是去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導通。4）若要使已導通的晶閘管關斷，只能利用外加電壓和外電路的作用是使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。根據(jù)晶閘管的這種特性，通過控制晶閘管的導通和關斷時刻，就能控制整流電路的觸發(fā)角的大小。 在三相橋式全控整流電路的原理圖如下： 圖42三相橋式全控整流電路原理圖對此，可以看出三相橋式全控整流電路對觸發(fā)脈沖的要求：6個晶閘管的脈沖按VT—VT—VT—VT—VT—VT的順序，相位依次差60；共陰極組VT VT VT的脈沖依次差120，共陽極組VT VT VT也依次差120；同一相的上下 兩個橋臂，脈沖相差180。 在整流電路和閘啟動過程中或電流斷續(xù)時，為確保電路的正常工作，需保證同時導通的兩個晶閘管均有觸發(fā)脈沖。為此采用的方法是雙發(fā)觸發(fā)脈沖，在觸發(fā)某個晶閘管的同時，給序號緊前的一個晶閘管補發(fā)脈沖。即用兩個窄脈沖替代寬脈沖，兩個窄脈沖的前沿相差60，脈寬一般為20~30。 按照設計多環(huán)控制系統(tǒng)先內環(huán)后外環(huán)的一般原則，從內環(huán)開始，逐步向外擴展。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，應該首先設計電流調節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看做是轉速調節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設計轉速調節(jié)器。 當負載電流達到最大值以后，由于轉速調節(jié)器達到保護，電流調節(jié)器起主要調節(jié)作用，系統(tǒng)電流無靜差，并且得到過電流的自動保護。電流調節(jié)器作為內環(huán)調節(jié)器，在轉速調節(jié)的過程中，它使電流隨著外環(huán)調節(jié)器的輸出量變化。同時它也對電網電壓的波動起到抗干擾的作用。在轉速動態(tài)過程中，電流調節(jié)器保證了能活的電機允許的最大電流，從而加快了動態(tài)的過程。當電機過載甚至堵轉的情況下，它能有效的限制電樞電流的最大值，電機回復正常，便能快速啟動?？偟膩碚f這個系統(tǒng)對電機的可靠運行起很大的作用。 首先考慮應該把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉特性，再從動態(tài)要求上看，實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用是很有太大的超調，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素。為此，電流環(huán)應以跟隨性能為主，即應選用典型的I型系統(tǒng)。電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，要校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應采用PI型的電流調節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成 (41)式中：——電流調節(jié)器的比例系數(shù)； ——電流調節(jié)器的超前時間常數(shù)。為了讓調節(jié)器零點與控制多項的大時間常數(shù)極點對消，選擇則電流環(huán)的動態(tài)結構框圖便成為圖43所示的典型形式，其中圖43校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán)動態(tài)結構框圖圖44繪出了校正后電流環(huán)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性。圖44 校正后電流環(huán)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性①.整流裝置滯后時間常數(shù) ，三相橋式電路的平均失控時間 。②.電流濾波時間常數(shù) ，三相橋式電路每個波頭的時間是 ，為了基本濾平波頭，應有～，因此取 。③.電流環(huán)小時間常數(shù)之和 ，按小時間常數(shù)近似處理，取 采用含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調節(jié)器，其原理圖如45所示，途中U為電流給定電壓，為電流負反饋電壓，調節(jié)器的輸出就是控制電壓U。圖45 含給定濾波和反饋濾波的PI型電流調節(jié)器根據(jù)運算放大器的電路原理，可以很容易得導出 (42) (43) (44)取電流調節(jié)器超前時間常數(shù) 時間常數(shù)T=，T=電流反饋系數(shù)考慮系統(tǒng)響應的快速性，并兼顧到電流超調盡量小的原則，取于是，ACR的比例系數(shù)電流環(huán)截止頻率：　?、?晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件，滿足近似條件。②.忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件，滿足近似條件。③.電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件，滿足近似條件。運算放大器取，各電阻和電容值為 取 取 取按照上述計算參數(shù)。電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標為，滿足設計要求。（1）轉速調節(jié)器是調速系統(tǒng)的主導調節(jié)器，它使轉速n很快的跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可以減小轉速誤差，如果采用PT調節(jié)器，則可以實現(xiàn)無靜差（2）對負載變化起抗擾作用（3）其輸出限幅值決定電機允許的最大電流（4）雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于I時表現(xiàn)為轉速無靜差，這是轉速負反饋起主要調節(jié)作用。電流環(huán)經簡化后可視作轉速環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，為此，需求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)?？芍雎愿叽雾?，W（s）。 (45)接入轉速環(huán)內，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應為U（s）, 因此電流環(huán)在轉速環(huán)中應該等效為 (46)這樣，原來是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對象，經閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有較小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。表明電流的閉環(huán)控制改造了控制對象，加快了電流的跟隨作用，這是內環(huán)控制的一個重要功能。把電流環(huán)的換成等效環(huán)節(jié)后，整個轉速控制系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖如圖46所示圖46轉速控制系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內，同時將給定信號改成，再把時間常數(shù)為和的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中，則轉速環(huán)結構框圖可簡化成圖47圖47 等效成單位負反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理轉速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應共有兩個積分環(huán)節(jié)，應該設計成典型II型系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能號的要求，ASR也應該采用PI調節(jié)器，不考慮負載擾動時，校正后的調速系統(tǒng)動態(tài)結構框圖如圖48所示圖48 校正 后的典型II型系統(tǒng)轉速調節(jié)器的參數(shù)包括和