單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計計劃書(編輯修改稿)
2024-08-30 01:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 4)考慮安全性裕量，選擇電壓裕量為2倍的關(guān)系，所以工作的晶閘管的額定電壓容量的參數(shù)可選擇為： (35) (36)電樞回路的平波電抗器的計算：電動機在運行時保證電流連續(xù)，取此時的電流為額定電流的5%～10%。 (37) (38)則電樞需要串入的電樞電抗大小可以算為： （其中La為電樞的固有電抗值） (39)控制電路采用轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)控制，采用閉環(huán)系統(tǒng)可以比開環(huán)系統(tǒng)獲得更硬的機械特性，而且靜差率比開環(huán)是小得多，并且在靜差率一定時，則閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。但在閉環(huán)式必選設(shè)置放大器。如果只采用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍然是有靜差的，這樣的系統(tǒng)叫做有靜差調(diào)速系統(tǒng)，它依賴于被調(diào)量的偏差進(jìn)行控制，而反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動，服從給定，但反饋控制系統(tǒng)所能抑制的知識被反饋環(huán)包圍的前向通道上的擾動。 VM晶閘管電動機調(diào)速系統(tǒng)變壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)常用的調(diào)速方式，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉(zhuǎn)變流機組簡稱GM系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費用高、效率低、維護不便。靜止可控整流器又稱VM系統(tǒng)，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難；晶閘管對過電壓、過電流和過高的dV/dt與di/dt 都十分敏感，若超過允許值會在很短的時間內(nèi)損壞器件；由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”。 VM系統(tǒng)價格低廉，在對調(diào)速指標(biāo)要求不高的情況下，性能能滿足試驗要求，所以本次系統(tǒng)選用VM系統(tǒng)。系統(tǒng)原理圖見圖31。圖31 晶閘管電動機調(diào)速系統(tǒng)原理圖 圖中VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。和旋轉(zhuǎn)變流機組及離子拖動變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯出較大的優(yōu)越性。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在以上，其門極電流可以直接用電子控制，不再像直流發(fā)電機那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機組是秒級，而晶閘管整流器是毫秒級，這將會大大提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。VM系統(tǒng)本質(zhì)上是帶R、L、E負(fù)載的晶閘管可控整流電路，結(jié)合分析和設(shè)計直流調(diào)速系統(tǒng)的需要，VM系統(tǒng)的主要問題可歸結(jié)為如下幾點：①觸發(fā)脈沖相位控制；②電流脈沖及其波形的連續(xù)與斷續(xù)；③抑制電流脈動的措施；④VM系統(tǒng)的機械特性；⑤晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)。調(diào)節(jié)器的輸出限幅值的確定：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓Uim*決定電流給定電壓的最大值，其輸出決定了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm。對于本系統(tǒng)：設(shè)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定時的給定電壓為+，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出最大限幅值為177。5V，Ks=40。1 為滿足調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，額定負(fù)載時的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為 (310)2 求閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)有的開環(huán)放大系數(shù) 先計算電動機的電動勢系數(shù) (311) 則開環(huán)系統(tǒng)額定速降為 (312) 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為 (313)3 計算轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)根據(jù)調(diào)速指標(biāo)要求，前已求出閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為K≥，則運算放大器的放大系數(shù)Kp應(yīng)為 (314)實取Kp=2。運算放大器的參數(shù)選取為：根據(jù)所用運算放大器的型號取R0=20KΩ，則R1=KpR0=220=40KΩ。圖32 系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，必須在擾動作用點以前設(shè)置一個積分環(huán)節(jié)，從圖可以看出，在負(fù)載擾動作用點以后，已經(jīng)有一個積分環(huán)節(jié)，故從靜態(tài)無差考慮需要Ⅱ型系統(tǒng)。從動態(tài)性能上看，考慮轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和非線性后，調(diào)速系統(tǒng)的跟隨性能與抗擾性能是一致的，而典型Ⅱ型系統(tǒng)具有較好的抗擾性能。所以，轉(zhuǎn)速環(huán)應(yīng)該按典型Ⅱ系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。由圖可以明顯地看出，要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR也
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