雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)論文說明書-資料下載頁
2025-06-28 13:06本頁面
【正文】 的設(shè)計(jì) 觸發(fā)電路的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用集成觸發(fā)電路。觸發(fā)集成芯片采用目前比較常用的KC系列。典型應(yīng)用電路如圖41所示。中圖31中，由KC04及其周圍的元件組成6路依次相差60176。的觸發(fā)脈沖，并從其第8引腳引入三相電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)6路脈沖與電網(wǎng)電壓的同步。KC42主要是用于電網(wǎng)電壓波形的補(bǔ)償，從而使同步脈沖更加準(zhǔn)確，減小了電網(wǎng)電壓波形對觸發(fā)脈沖的影響。KC41是將由KC04產(chǎn)生的6路單脈沖信號轉(zhuǎn)換成6路雙脈沖信號，使觸更加可靠。在觸發(fā)器選用15V供電電源的時候，移相輸入電壓應(yīng)小于15V，選則晶閘管裝置的放大倍數(shù):Ks=Ud/Uc=220/10=22由產(chǎn)品目錄中查得KP100晶閘管的觸發(fā)電流為為10~250mA,觸發(fā)電壓。在觸發(fā)電路直流電源電壓為15V時，脈沖變壓器匝數(shù)比為2﹕1，可獲得6V左右的電壓，脈沖變壓器一次電流只要大于75mA，即可滿足晶閘管要求，這里選用3DG12B作為脈沖功率放大管，其極限參數(shù)，完全能滿足要求。 同步變壓器設(shè)計(jì)如圖41所示的六路雙脈沖觸發(fā)電路需要三個互差120176。，且與主電路三個相電壓、同相的三個同步電壓，因此需要設(shè)計(jì)一個三相同步變壓器，但考慮到同步變壓器功率很小，一般每相不超過1W，這樣小的三相變壓器很難買到，故可用三個單相變壓器組來代替，并聯(lián)成DY0，即可獲得與主電路二次側(cè)相電壓同相的三個電壓、。按電路要求，同步電壓取30V，因一次側(cè)直接與電網(wǎng)相接，每相繞組電壓為380V，考慮制造方便，功率的裕量留大一些，最后確定單相變壓器參數(shù)為：容量為3VA，電壓為380V/30V，數(shù)量為3只，同步變壓器的聯(lián)結(jié)如圖42所示。 控制電路的直流電源這里選用集成穩(wěn)壓電路CM7815和CM7915，如圖43所示。5 雙閉環(huán)的動態(tài)設(shè)計(jì)和校驗(yàn)① 整流裝置滯后時間常數(shù)對于三相全控橋式整流電路，可取。② 電流濾波時間常數(shù) 對于三相全控橋式整流電路，可取。③ 電流環(huán)小時間常數(shù) 按小時間常數(shù)近似處理，取。④ 電流調(diào)節(jié)器的選擇因?yàn)殡娏鞒{(diào)量，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，故可用PI型電流調(diào)節(jié)器。其模擬電路圖如圖51所示。二極管3VD1和3VD2起運(yùn)放輸入限幅，保護(hù)運(yùn)放的作用。二極管3VD4VD4和電位器3RW3RW2用于正負(fù)限幅，調(diào)節(jié)3RW1或3RW2就可以改變下輸出幅值或負(fù)限幅值。3R1是為了避0免運(yùn)算放大器長期工作產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，其阻值較大。⑤ 電流反饋系數(shù)⑥電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算電樞回路電磁時間常數(shù)：。電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：。電流環(huán)開環(huán)增益：要求時，就取，因此 于是，電流環(huán)的比類系數(shù)為 ⑦ 校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率： ==。晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件：滿足條件。忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響條件： ，滿足條件。電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：，滿足條件。⑧計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻和電容取運(yùn)算放大器的3=40，有==，取220，3，3。故=。① 電流環(huán)等效時間常數(shù)在前面的計(jì)算中，已取，則。② 轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)根據(jù)所用沒速發(fā)電機(jī)紋波情況，取。③ 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。④ 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的選擇按設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳函為，其模擬電路圖如圖52所示。其結(jié)構(gòu)與電流調(diào)節(jié)器一樣。在此不再重述。⑤ 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=5,則ASR的超前時間常數(shù)為：，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 。ASR的比例系數(shù)為：。⑥ 檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為。 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為，滿足條件。轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為：，滿足近似條件。⑦ 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容：取=40，則，取620。3，3，取1。故。⑧ 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量：由h=4，查得，不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)使ASR 退飽和重計(jì)算。設(shè)理想空載z=0，”菜單中的“Simulation parameters”命令，出現(xiàn)仿真參數(shù)設(shè)置對話框。選擇ode23tb算法，將相對誤差設(shè)置為1e3（1103），，然后點(diǎn)擊“OK”退出設(shè)置。單擊工具欄的按鈕，即可進(jìn)行仿真。（1）空載起動 將圖61中的負(fù)載給定設(shè)為0，轉(zhuǎn)速給定設(shè)為1000，啟動仿真，得到如圖62所示的結(jié)果，從圖可看出，剛起動時，電樞電流各電磁轉(zhuǎn)矩很大，并被限制在最大值，轉(zhuǎn)速上升很快，轉(zhuǎn)速超調(diào)后，電樞電流幾乎下降到0，轉(zhuǎn)速很快穩(wěn)定到給定轉(zhuǎn)速，在穩(wěn)態(tài)時，電樞電流基本為0。（2）負(fù)載起動 將圖61中的負(fù)載給定設(shè)為10，轉(zhuǎn)速給定設(shè)為1000，啟動仿真，得到如圖63所示的結(jié)果，從圖可看出，剛起動，電樞電流各電磁轉(zhuǎn)矩很大，并被限制在最大值，轉(zhuǎn)速上升很快，轉(zhuǎn)速超調(diào)后，電樞電流下降很快，轉(zhuǎn)速很快穩(wěn)定到給定轉(zhuǎn)速，在穩(wěn)態(tài)時，電樞電流約為15A。 （3）低速動行過程將圖61中的負(fù)載給定設(shè)為10，轉(zhuǎn)速給定設(shè)為100，啟動仿真，得到如圖64所示的結(jié)果。從圖可看出，起動時電樞電流各電磁轉(zhuǎn)矩沒達(dá)到最大允許值，轉(zhuǎn)速也沒有超調(diào)，穩(wěn)態(tài)時，轉(zhuǎn)速仍穩(wěn)定中給定轉(zhuǎn)速。 （4）負(fù)載變化將圖61中的負(fù)載給定模塊換為一個階躍函數(shù)模塊，并設(shè)置延時時間為1s，初值為10，終值為50。轉(zhuǎn)速給定設(shè)為1000，啟動仿真，得到如圖65所示的結(jié)果。從圖可看出，系統(tǒng)穩(wěn)定后突增負(fù)載，轉(zhuǎn)速略有下降，但很快又穩(wěn)定在給定轉(zhuǎn)速。電樞電流增大很多。從以下的仿真結(jié)果可看出，所設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿足要求。7 設(shè)計(jì)心得通過這次設(shè)計(jì)，我基本上掌握了直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具體的說，第一，了解了調(diào)速的發(fā)展史的同時，進(jìn)一步了解了交流調(diào)速系統(tǒng)所蘊(yùn)涵的發(fā)展?jié)摿?，掌握了這一方面未來的發(fā)展動態(tài)；第二，了解了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基本組成以及其靜態(tài)、動態(tài)特性；第三，基本掌握了ASR、ACR（速度、電流調(diào)節(jié)器）為了滿足系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)在結(jié)構(gòu)上的選取，包括其參數(shù)的計(jì)算；第四，運(yùn)用MATLAB仿真系統(tǒng)對所建立的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行的仿真，與此同時，進(jìn)一步熟悉了MATLAB的相關(guān)功能，掌握了其使用方法。本課程設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了自動控制原理、電力電子技術(shù)、電力拖動與控制技術(shù)等的知識，為了更好的完成設(shè)計(jì)，我又重新復(fù)習(xí)了一遍原來所學(xué)的知識，加深了對知識的理解，提高了對知識的應(yīng)用能力，同時使我認(rèn)識到了各個課程之間是緊密聯(lián)系的?？傊?，在設(shè)計(jì)過程中，我不僅學(xué)到了以前從未接觸過的新知識，而且學(xué)會了獨(dú)立的去發(fā)現(xiàn)，面對，分析，解決新問題的能力，不僅學(xué)到了知識，又鍛煉了自己的能力，使我受益非淺，同時感謝在設(shè)計(jì)中提供幫助的老師和同學(xué)們。參考文獻(xiàn)【1】 陳伯時. 電力拖動自動控制系統(tǒng)——：機(jī)械工業(yè)出版社，2007【2】 楊蔭福. 段善旭、：清華大學(xué)出版社，2006【3】 王兆安. . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007【4】 李發(fā)海. . 第三版. 北京：清華大學(xué)出版社，2005【5】 李友善. ：機(jī)械工業(yè)出版社，2007【6】 周淵深. 交直流調(diào)速系統(tǒng)與MATLAB仿真. 北京：中國電力出版社，200
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