邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計和matlab仿真(編輯修改稿)
2025-07-31 21:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 過電壓抵制效果好，有自恢復(fù)特性等優(yōu)點，但因體積大，價格高，在中、小容量的晶閘管裝置中，已經(jīng)很少應(yīng)用。壓敏電阻的電壓與電流呈非線性關(guān)系，當(dāng)其兩端所加電壓低于壓敏電壓值時，壓敏電阻的電阻值接近無窮大，為高阻狀態(tài)，對連接電路沒有影響；當(dāng)壓敏電阻兩端電壓高于壓敏電壓值時，迅速擊穿導(dǎo)通（變?yōu)榈妥锠顟B(tài)），形成較大的泄放電流。當(dāng)其端電壓因泄放又低于壓敏電壓值時，又恢復(fù)為高阻態(tài)。當(dāng)其兩端電壓超過最大限制電壓時，壓敏電阻出現(xiàn)不可逆性擊穿損壞。壓敏電阻在電路中起到過電壓保護(hù)、抑制浪涌電流、吸收尖峰電壓、電壓限幅、穩(wěn)壓等作用。，是并聯(lián)在晶閘管陽極和陰極之間的RC吸收回路，對晶閘管兩端的電壓躍變產(chǎn)生抑制作用，降低閘管元件在換向時承受的過電壓沖擊。其“瞬升”電壓尖刺為電容C所吸收，電阻R為防止振蕩出現(xiàn)的阻尼電阻。（2）過流保護(hù) 交流側(cè)晶閘管的過流保護(hù)產(chǎn)生過載的主要原因：負(fù)荷過載、線路短路、電源缺相、晶閘管本身擊穿損壞或誤觸發(fā)等，因晶閘管元件體積小，過載時會造成結(jié)溫過高而燒毀，所以必須嚴(yán)格限制過載電流，除控制（電子）電路實施的保護(hù)外，在主電路中經(jīng)常采用在電源串入快速熔斷器，對晶閘管的過載進(jìn)行保護(hù)，在發(fā)生6倍晶閘管額定電流時，一個周波可以熔斷。此外，還可采用過電流繼電器、直流快速斷路器等用于過載和短路保護(hù)，但保護(hù)速度和效果不如快速熔斷器。~。為了使負(fù)載得到平滑的直流，通常在整流輸出端串入帶有氣隙鐵心的電抗器，也稱平波電抗器。這里主要計算在保證負(fù)載電流連續(xù)和輸出電流脈動系數(shù)達(dá)到一定要求的條件下所需的平波電抗器電感量。 平波電抗器若要求變流器在某一最小輸出電流時仍能維持電流連續(xù)，則電抗器的電感按下式計算： 式中為整流變壓器二次側(cè)電壓有效值；為要求連續(xù)的最小負(fù)載電流平均值。取電動機(jī)額定電流的5%‐10%。為臨界計算系數(shù)。對于不同控制角，所需的電感量為 本設(shè)計中的參數(shù)為：，, ，臨界值。將以上所述參數(shù)代入可計算出本設(shè)計所需的臨界電感參數(shù)值為整流變壓器漏電感折算到次級繞組每相的漏電感按下式計算： 式中―與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)，本設(shè)計，。將以上所需參數(shù)代入式可計算出漏電感的值，即 直流電動機(jī)的電感(mH)可以按照以下公式計算： 式中是直流電動機(jī)磁極對數(shù)；是計算系數(shù)。一般無補償電動機(jī)取812，快速無補償電動機(jī)取68，有補償電動機(jī)取5 6。代入數(shù)據(jù)可得綜上所述，直流電動機(jī)的電樞電感約為，可得使輸出電流連續(xù)的臨界電感量 (上式中，在三相橋路中N取2)根據(jù)選取原理，平波電抗器要選的值應(yīng)比大，故選10mH的電感作為平波電抗器。 電動機(jī)勵磁回路設(shè)計直流電動機(jī)的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電動機(jī)可分為下列幾種類型。他勵直流電動機(jī)；并勵直流電動機(jī)；串勵直流電動機(jī)；復(fù)勵直流電動機(jī)。本設(shè)計采用他勵形式給電動機(jī)勵磁。將線路電壓經(jīng)過變壓器和三相全橋不可控整流電路變成220V的直流電壓，給電動機(jī)勵磁。4 系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能設(shè)計 系統(tǒng)的原理與原理框圖 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖正向啟動時，給定電壓Ug為正電壓，“邏輯控制”的輸出端Ulf為“0”態(tài)，Ulr為“1”態(tài)，即正橋觸發(fā)脈沖開通，反橋觸發(fā)脈沖封鎖，主回路“正橋三相全控整流”工作，電機(jī)正向運轉(zhuǎn)。當(dāng)Ug反向，整流裝置進(jìn)入本橋逆變狀態(tài)，而Ulf、Ulr不變，當(dāng)主回路電流減小并過零后，Ulf、Ulr 輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換，Ulf為“1”態(tài)， Ulr為“0”態(tài)，即進(jìn)入它橋制動狀態(tài)，使電機(jī)降速至設(shè)定的轉(zhuǎn)速后再切換成反向電動運行。當(dāng)Ug=0時，則電機(jī)停轉(zhuǎn)。反向運行時，Ulf為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，主電路“反橋三相全控整流”工作?！斑壿嬁刂啤钡妮敵鋈Q于電機(jī)的運行狀態(tài)，正向運轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)制動本橋逆變及反轉(zhuǎn)制動它橋逆變狀態(tài)，Ulf為“0”態(tài)，Ulr為“1”態(tài)，保證了正橋工作，反橋封鎖；反向運轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)制動本橋逆變，正轉(zhuǎn)制動它橋逆變階段，則Ulf為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，正橋被封鎖，反橋觸發(fā)工作。由于“邏輯控制”的作用，在邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)中保證了任何情況下兩整流橋不會同時觸發(fā)，一組觸發(fā)工作時，另一組被封鎖，因此系統(tǒng)工作過程中既無直流環(huán)流也無脈動環(huán)流。 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出和電力電子變換器的控制電壓之間串入了電流反饋控制環(huán)節(jié)，由電流調(diào)節(jié)器的輸出控制。本系統(tǒng)采用的是帶限幅的PI調(diào)節(jié)器。在穩(wěn)態(tài)時輸入偏差電壓總為0，因此，圖中CA段就是描述了兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時的靜特性，電流的大小是從理想空載狀態(tài)一直延續(xù)到，表現(xiàn)為一條水平特性。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行時，對應(yīng)負(fù)載的電樞電流的最大值為。在此工作點上，ASR的的輸出已達(dá)到飽和值，若電動機(jī)負(fù)載繼續(xù)增大，造成，在此的情況下，ASR的輸出維持在限幅值不變，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)。雙閉環(huán)系統(tǒng)就變成一個電流無靜差的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。ASR的限幅值是自主選定的，由此限定了最大電流值。，它是一條垂直的特性。所以當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時表現(xiàn)出來的靜特性是轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時表現(xiàn)出來的靜特性是轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性，表現(xiàn)為電流無靜差，電流給定值是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的限幅值。，當(dāng)ASR調(diào)節(jié)器處于飽和狀態(tài)時，若負(fù)載電流減小，則使得轉(zhuǎn)速上升，，ASR反向積分使得ASR調(diào)節(jié)器退出飽和又回到線性調(diào)節(jié)狀態(tài)，結(jié)果使系統(tǒng)運行在靜特性CA段。 ，ASR和ACR均為PI調(diào)節(jié)器。PI調(diào)節(jié)器的輸出包含了輸入偏差量的全部歷史，當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)定時，PI調(diào)節(jié)器的輸入偏差必然為零，而輸出量的穩(wěn)態(tài)值必須滿足后面其他環(huán)節(jié)穩(wěn)定運行的實際需要，否則就不是穩(wěn)態(tài)。邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時，轉(zhuǎn)速的變化率，故電樞電流等于負(fù)載電流，,由ACR的的輸入推得，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出（即電流調(diào)節(jié)器的給定）電流調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時，由和，推得根據(jù)各調(diào)節(jié)器的給定值和反饋值可計算出相應(yīng)的反饋系數(shù) 在本設(shè)計中，其中。代入數(shù)據(jù)即求得，要求穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量。電流調(diào)節(jié)器已按典型I型系統(tǒng)設(shè)計,并取參數(shù)KT=。已知電動機(jī)參數(shù)為：PN =500kW，UN =750V，IN =760A，nN=375 r/min，電動勢系數(shù)Ce =min/r, 電樞回路總電阻R=,允許電流過載倍數(shù)λ=,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)Ks=75,電磁時間常數(shù)=,機(jī)電時間常數(shù)=,電流反饋濾波時間常數(shù)=,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)=。設(shè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓Unm*=Uim*= Unm =10V,調(diào)節(jié)器輸入電阻R0=40kΩ。（1）整流裝置滯后時間常數(shù)：三相橋式全控整流電路平均失控時間。（2）電流濾波時間常數(shù)：（3）電流的
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