【導讀】根據(jù)晶閘管的特性，通過調節(jié)控制角α大小來調節(jié)電壓。目，直流電動機調速控制器選用了轉速、電流雙閉環(huán)調速控制電路。中調速系統(tǒng)的主電路采用了三相全控橋整流電路來供電。本文首先確定整個。設計的方案和框圖。然后確定主電路的結構形式和各元部件的設計包括觸發(fā)。種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設置兩個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速和電流，，二者之間實行嵌套聯(lián)接。環(huán)在外邊，稱做外環(huán)。電路的參數(shù)計算,最后畫出了調速控制電路電氣原理圖。

　　

【正文】 調節(jié)器的輸出是電流調節(jié)器的給定電壓。 取 0 40Rk??，則 ?????? KKRKR onn 取 230KΩ FFRC nnn ?? ??? 取 F? FRTC oonon ?24 ?? 取 2 當 5h? 時， %n? ? ，不能滿足設計要求。應按 ASR 退飽和的情況重新計算超調量。 ASR 退飽和重新計算超調量 ? ?mnNbbbn TTn nzCCn nCC ?? ??????????? ??????????? ?? ?? m axm ax 2 調速系統(tǒng)開環(huán)機械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降： min/ rC RIn edNN ????? 過載倍數(shù) λ =，理想空載轉速時， n=0 查表得， h=5 時，△ Cmax/Cb=%，則 % % ??????n?〉 10% 不 能滿足設計要求 ， 應當加入轉速微分負反饋。 轉速超調的抑制 —— 轉速微分負反饋 在轉速調節(jié)器上增設轉速微分負反饋，加入這個環(huán)節(jié)可以抑制甚至消滅轉速超調，同時可以大大降低動態(tài)速降。 在雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，加入轉速微分負反饋的轉速調節(jié)器原理圖如圖 410 所示。 33 U n *U nR nU i *C nR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o nC o nR b a lC d nR d n 圖 410帶轉速微分負反饋的轉速調節(jié)器 和普通的相比，在轉速反饋環(huán)節(jié)并聯(lián)了微分電容 dn和濾波電阻 dn，即在轉速負反饋的基礎上再疊加一個帶濾波的轉速微分負反饋信號。 圖 411 轉速微分負反饋對啟動過程的影響 在轉速變換過程中轉速負反饋和轉速微分負反饋兩個信號一起與給定信號nU* 相抵，將比普通雙閉環(huán)系統(tǒng)更早一些的時刻到達平衡，開始退飽和；圖中的曲線 1 為普通雙閉環(huán)的起動程，當 t= 2t時， n 到達給定值*n， ASR開始退飽和，其后轉速必然有超調。加入轉速微分后，退飽和提前到 T 點，所對應的轉速 tn比*低，就提早進入了線性閉環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在時轉速雖繼續(xù)上升，但有可能不出現(xiàn)超調就趨于穩(wěn)定，如圖曲線 2。 Idnn*Ott2t112TO `ntT∑ n 34 * ( )nUs? emRC T s()dIs 1nTs??? ?1dn s? ?()ns()dLIs( 1 )nn nKs s?? ? 圖 412 帶轉速微分負反饋的轉速換動態(tài)結構框圖 待定的參數(shù)是 dnC和 dnR，由于 dndn CR0??， dndnodn CRT ?。 而且已選定 onodn TT ?，只要確定 dn?，就可以計算出 C和 R。 dn?—— 轉速微分時間常數(shù) odn—— 轉速微分濾波時間常數(shù) dn?的近似工程計算公式為： Nmndn nz TnThh ?????? ? )( 2124 *? ?? 無超調時的微分時間常數(shù)應該是 ndn Thh ?? ??? 124| 0? 本設計無超調時 ssdn 254 ??? ???? 則 FRC dndn ?? ??? ????? ? KCTR dnondn 3 綜上，微分電容為 F?，濾波電阻為 ?。 加入轉速微分負反饋后轉速無超調，即滿足 %10?n?。 反饋回路設計 電流反饋 方法 1 采用電流互感器的電流反饋 35 T RU i 圖 413（ a)電流互感器構成的電流反饋 由于電流調節(jié)器的作用之一是對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗干擾的作用， 所以需要從電網(wǎng)接至電流調節(jié)器輸入端一路反饋信號。電網(wǎng)電壓參數(shù)可以通過電流互感器獲得，再加上適當?shù)恼麟娐放c分壓環(huán)節(jié)，就可以得到電流反饋信號。 電流互感器選用二次側電流為 50mA的，經(jīng)過整流橋，輸出電流平均值 mAII d 612373250322 ??? 由于輸出限幅值為 10V，則應選取得電阻值為 ???? 10dmp IUR 選取電位器的最大功率： AVIUW dm ????? 則選取的電位器為 200?、 1W 額定值。 穩(wěn)壓管的擊穿電壓為 VIRU dpVS ???? 這種方法i的極性始終不變，通過控制給定*nU的大小來控制正反向，即*nU和i的極性是相同的。如果i始終為正，則*n始終為正，當*n為某一數(shù)值時電機停車，當*n大于這一數(shù)值時電機正轉，當 小于這一數(shù)值時電機反轉。 方法 2 利用霍爾元件進行電流反饋 36 H L VR mI i e+ 1 5 V 1 5 VU i 圖 213（ b)霍爾元件構成的電流互感器 該霍爾電流互感器的兩側的電流時 1:1 的，圖中 Rm為測量電阻，同時為限流電阻，即 *mI ax m iRU? 式中 mIax—— 霍爾電壓傳感器 HLV一次側的最大電流即電動機最大電流； *iU—— 電流調節(jié)器輸入限幅值。 則 10 318. 75mR ? ? ? 型號： TV100— AW/100 轉速反饋設計 計算轉速環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)： 因為電動 機的額定轉速為min/1500r，所以測速發(fā)電機的的額定數(shù)據(jù)可選為： ， 110V， ， 1900r/min。 轉速反饋系數(shù) ?包含測速發(fā)電機的電動勢系數(shù)etgC和輸出電位器 RP2分壓系數(shù) 2，有 rVr VC etg min/??? 電位器 RP2 的選擇 ??? ??? NtgNetg InCRP 此時 RP2 所消耗的功率為 WInCW N tgNe tgRP ??????? 為了不致使電位器溫度很高，實選電位器的瓦數(shù)應為消耗功率的一倍以上，故可將 RP2 選為 10W， ?K的可調電位器。 TGRP2 圖 414轉速反饋設計（測速發(fā)電機設計） 37 第 5 章 輔助回路設計 限幅電路 在運算放大器的輸出端需要加入限幅環(huán)節(jié)，對輸出信號的幅值進行限制。約束了下一環(huán)節(jié)輸入信號的最大值，同時保護運放。 本設計中的電流調節(jié)器、轉速調節(jié)器都設置了雙向輸出限幅，以限制最大制動電流和最小控制角 min?與最小逆變角min?。 RR P 3R P 4V C C ( + 1 5 V )V C C ( 1 5 V )V D 3V D 4U n *U nR nU i *C nR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o nC o nR b a l 圖 51 轉速環(huán)限幅電路 nnn UUU ??? * 0?? nU：i*為負；0?n：i*為正。 通過調節(jié)電位器可以設定i*=10V。 RR P 3R P 4V C C ( + 1 5 V )V C C ( 1 5 V )V D 3V D 4U i *U iR iU cC iR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o iC o iR b a l 圖 52 電流環(huán)限幅電路 iii UUU ??? * 0?? iU：c為負；0?i：c為正。 38 通過調節(jié)電位器可以設定 cU=10V。 反相器 本設計中正組與反組的觸發(fā)脈沖成o180關系，即 orf??? 所以應 當用反號器將觸發(fā)電路的控制電壓 cU進行取反。 R 1R 3R 4R P 2R 2 1 5 V+ 1 5 VV D 1V D 2R P 1C 1U c U c 圖 53反相器 反號器的輸入信號?1Uc由與運算放大器的反相輸入端輸入，故輸出電壓2U為： 12 1/)31( URRRP ???? 調節(jié)電位器 RP1 的滑動觸電，改變 RP1 的阻值，使 RP1+R3=R1，則 cUU ???? 12 即輸入與輸出成倒像關系。故為反號器。 39 直流穩(wěn)壓電源 1 . 2 ~ 2 0 V1 . 2 ~ 2 0 VL M 1 1 7L M 1 3 72 2 0 V~C 1C 3C 2C 4C 7C 8C 5C 6R 1R 1R 2R 2+ 1 5 V 1 5 V 圖 54 直流穩(wěn)壓電源 由單相橋式整流器和三端穩(wěn)壓器構成的穩(wěn)壓電源，作為給定電源。 （ 1） 電路的組成 電路經(jīng)變壓器變壓后的 42V 電壓經(jīng)單相橋式整流后向給定電路提供電源。將變壓器線圈分為兩部分，中 間接地，以得到正、負電壓同時輸出。在電橋的兩端分別串入一對容量較大的電容 1C、2和一對容量較小的電容3C、4，兩對電容的中間接地。 在正電壓輸出端串入三端穩(wěn)壓器 LM117，在負電 壓輸出端串入 LM137.分別穩(wěn)定 +15V、 15V 電壓的輸出。 為了保證電壓的精度和穩(wěn)定性，要選擇精度高的電阻，同時電阻要緊靠穩(wěn)壓器，防止輸出電流在連線電阻上產(chǎn)生誤差電壓。 （ 2） 電路的工作原理 給定電路的電源由單向不可控整流后的電源提供。電源電壓晶變壓器變壓后的輸出電壓是 42V，變壓器線圈繞組的中間接地，見變壓器分為兩個同時輸出 21V 的副邊電壓。電流經(jīng)不可控整流后，直接向穩(wěn)壓器提供穩(wěn)壓電源。21V 的電流經(jīng)整流橋后，輸入穩(wěn)壓器的電壓大約為 ?? 這樣穩(wěn)壓器 LM117 的輸出電壓為 +15V， LM137 輸出固定電壓 — 15V。 整流后輸出電壓的電流為正弦波形電流，在整流橋的兩端并入電容 1C、 40 2C后，可將正弦波電流變?yōu)檩敵鲭娏鞔笮』竞愣ǖ碾娏髟?，有利于穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓與給定電路的穩(wěn)定輸出。穩(wěn)壓器的輸入端并入電容 3C、 4用以抵消輸入端較長接線的電感效應，防止產(chǎn)生自激震蕩，接線不長時也可不用。輸出端并入電容 7C、 8是為了瞬時增減電流時不至于引起輸出電壓有較大的波動。 ?? )240~120(1R，為保 證空載情況下輸出電壓穩(wěn)定， 1R不宜高于240?。 2的大小根據(jù)輸出電壓調節(jié)范圍確定。輸出電壓可調范圍為 V)20~2.(?。 （ 3） 元器件選型、參數(shù)的選取及計算 電容 1C、 2 1mF 兩只 電容 4 F? 兩只 電容 6 10 兩只 電容 8 1 兩只 電阻 1R 120? 兩只 電阻 2 2 K 兩只 固定正電壓輸出穩(wěn)壓器 LM117 一只 固定負電壓輸出穩(wěn)壓器 LM137 一只 給定電路 U n *R P 2R P 1+ 1 5 V 1 5 V正 給 定負 給 定K M 1K M 2 圖 55 給定 電路 41 電壓給定由兩個電位器 RP RP2 及兩個按鈕開關 S S2 組成。 S1 為正、負極性切換開關，輸出的正、負電壓的大小分別由 RP RP2 來調節(jié)，其輸出電壓范圍為 V15~0 ?， S2 為輸出控制開關，打到“運行”側，允許電壓輸出，打到“停止”側，則輸出恒為零。 操作回路 S B 1S B 2S B 3S B 4S B 3S B 4K M 2K M 1K M 2K M 1K MK M 1