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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】 的設計 觸發(fā)電路的選擇根據(jù)設計要求,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)電壓波形的補償,從而使同步脈沖更加準確,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。 同步變壓器設計如圖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,因此需要設計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)設計和校驗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)器的選擇因為電流超調(diào)量,并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差,可按典型系統(tǒng)設計電流調(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起運放輸入限幅,保護運放的作用。二極管3VD4VD4和電位器3RW3RW2用于正負限幅,調(diào)節(jié)3RW1或3RW2就可以改變下輸出幅值或負限幅值。3R1是為了避0免運算放大器長期工作產(chǎn)生零點漂移,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)近似處理條件:,滿足條件。⑧計算調(diào)節(jié)器的電阻和電容取運算放大器的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)器的選擇按設計要求,選用PI調(diào)節(jié)器,其傳函為,其模擬電路圖如圖52所示。其結構與電流調(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)近似處理條件為:,滿足近似條件。⑦ 計算調(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,不滿足設計要求,應使ASR 退飽和重計算。設理想空載z=0,”菜單中的“Simulation parameters”命令,出現(xiàn)仿真參數(shù)設置對話框。選擇ode23tb算法,將相對誤差設置為1e3(1103),,然后點擊“OK”退出設置。單擊工具欄的按鈕,即可進行仿真。(1)空載起動 將圖61中的負載給定設為0,轉(zhuǎn)速給定設為1000,啟動仿真,得到如圖62所示的結果,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)負載起動 將圖61中的負載給定設為10,轉(zhuǎn)速給定設為1000,啟動仿真,得到如圖63所示的結果,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中的負載給定設為10,轉(zhuǎn)速給定設為100,啟動仿真,得到如圖64所示的結果。從圖可看出,起動時電樞電流各電磁轉(zhuǎn)矩沒達到最大允許值,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)負載變化將圖61中的負載給定模塊換為一個階躍函數(shù)模塊,并設置延時時間為1s,初值為10,終值為50。轉(zhuǎn)速給定設為1000,啟動仿真,得到如圖65所示的結果。從圖可看出,系統(tǒng)穩(wěn)定后突增負載,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。從以下的仿真結果可看出,所設計的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿足要求。7 設計心得通過這次設計,我基本上掌握了直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設計。具體的說,第一,了解了調(diào)速的發(fā)展史的同時,進一步了解了交流調(diào)速系統(tǒng)所蘊涵的發(fā)展?jié)摿Γ莆樟诉@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)指標在結構上的選取,包括其參數(shù)的計算;第四,運用MATLAB仿真系統(tǒng)對所建立的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行的仿真,與此同時,進一步熟悉了MATLAB的相關功能,掌握了其使用方法。本課程設計綜合運用了自動控制原理、電力電子技術、電力拖動與控制技術等的知識,為了更好的完成設計,我又重新復習了一遍原來所學的知識,加深了對知識的理解,提高了對知識的應用能力,同時使我認識到了各個課程之間是緊密聯(lián)系的??傊?,在設計過程中,我不僅學到了以前從未接觸過的新知識,而且學會了獨立的去發(fā)現(xiàn),面對,分析,解決新問題的能力,不僅學到了知識,又鍛煉了自己的能力,使我受益非淺,同時感謝在設計中提供幫助的老師和同學們。參考文獻【1】 陳伯時. 電力拖動自動控制系統(tǒng)——:機械工業(yè)出版社,2007【2】 楊蔭福. 段善旭、:清華大學出版社,2006【3】 王兆安. . 北京:機械工業(yè)出版社,2007【4】 李發(fā)海. . 第三版. 北京:清華大學出版社,2005【5】 李友善. :機械工業(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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