【導(dǎo)讀】通過(guò)改變addE值大小和相位可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這樣，電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)差。率只有小部分被轉(zhuǎn)子繞組本身電阻所消耗，而其余大部分被附加電動(dòng)勢(shì)addE所吸收，串級(jí)調(diào)速是通過(guò)繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢(shì)而產(chǎn)生的。功率加以應(yīng)用，因此效率高。其中低同步的晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，不僅具有良好的調(diào)速性能以及能把轉(zhuǎn)。差能量回饋電網(wǎng)，而且還結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，技術(shù)上已經(jīng)成熟。現(xiàn)和新技術(shù)的發(fā)展，使得串級(jí)調(diào)速性能指標(biāo)大大提高，有些問(wèn)題已得到根本的突破。不久的將來(lái)，串級(jí)調(diào)速裝置定會(huì)進(jìn)入生產(chǎn)個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在轉(zhuǎn)子短路情況下，轉(zhuǎn)子相電流Ir的表。當(dāng)電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其轉(zhuǎn)子電流Ir與負(fù)載大小有直接關(guān)系。同步轉(zhuǎn)速下工作，故稱為次同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)運(yùn)行。線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)用大功率的晶閘管或二極管，將轉(zhuǎn)子的交流電變?yōu)橹绷麟?，再用晶閘管逆變器將轉(zhuǎn)子電流返回電源以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方式。

　　

【正文】 （ 5— 14） + + 0dU0dU LI 1LnLnKKs?1LnLnKKs? 1JST 01dUn U? n dI 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 27 i i iCR?? （ 5— 15） 0 0 04iiC T R? （ 5— 16） 式中： VK 、 VT — 晶閘管逆變器的靜態(tài)放大倍數(shù)和動(dòng)態(tài)滯后時(shí)間常數(shù)； fiT — 電流反饋回路濾波時(shí)間常數(shù)， 0fiTT? ； fiK — 電流反饋回路的電流放大系數(shù)。 圖 53 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 速度環(huán)的設(shè)計(jì)及其傳遞函數(shù) 電流環(huán)按典型 Ⅰ型系統(tǒng)校正后，閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 121fiiKTs? ?，則速度環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 54所示，為使系統(tǒng)具有較好的抗擾動(dòng)性能和跟隨性能，轉(zhuǎn)速環(huán)一般按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。令nn hT? ??，當(dāng) h=5 時(shí)系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能和跟隨性最優(yōu)，則速度環(huán)的開環(huán)放大倍數(shù) ： 2212NnhK hT??? （ 5— 17） 2n fn iT T T???? （ 5— 18） 得速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)： 212n J fi J finfn fnT K T KhK K h K? ??? （ 5— 19） + gifiUK fiU dIdI ( 1)IiKsT s? ?( 1)IiKs T s? ? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 28 U控 LI 0dU 式中： fnT — 速度反饋回路濾波時(shí)間常數(shù)， 0fn nTT? ； fnK — 速度反饋系數(shù)。 圖 54 速度環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 將以上系統(tǒng)各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)代入，再加上速度、電流給定和反饋的濾波環(huán)節(jié)，就夠成了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 55所示。 圖 55 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 + + fnU dI gnfnUK LI n ( 1)nnnKss?? ?( 1)nnnKss?? ? 121fiiKTs? ?121fiiKTs? ? 1JTs1JTs + + + + n 11onTs? ( 1)nnnKss?? ? 1 1oiTs? ( 1)iiiKss?? ? 1VVKTs? 1LnLnKTs? 1JTs 1fnfnKTs? 1fifiKTs? 01dUn01dUn 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 29 調(diào)速 系統(tǒng)仿真 1. 根據(jù)上面的 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，由 計(jì)算所得到的各參數(shù)代入，可到仿真結(jié)構(gòu)框圖如圖 56所示： 圖 56 系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 圖 57 系統(tǒng)仿真曲線 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 30 經(jīng)過(guò)仿真得到如圖 57所示的仿真曲線，可看出超調(diào)量在要求允許范圍內(nèi)， 上升時(shí)間大約在 1秒，響應(yīng)速度比較快，調(diào)節(jié)時(shí)間約 為 秒，有一定的抗擾動(dòng)能力，基本達(dá)到要求的調(diào)速指標(biāo)。 系統(tǒng)的調(diào)速 特性分析 晶閘管串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： 0010033( ) ( 2 2 )[]3MTd M T d dMddXXU U r r r Inn XUI? ???? ? ? ? ? ??? （ 5— 20） 若令 0dU U U??? （ 5— 21） 033 22MTM T dXXR r r r??? ? ? ? ? ? （ 5— 22） 0013 MddeXUIC n ??? （ 5— 23） 式中 eC — 串級(jí)調(diào)速的等效電勢(shì)系數(shù)。 則式（ 5— 20）可簡(jiǎn)寫成如下形式： 1 1 ()den U I Rc ??? （ 5— 24） 此方程式為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式形式。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子整流電路運(yùn)行在第一工作狀態(tài)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)所具有的調(diào)速特性，相當(dāng)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)變電樞電壓的調(diào)速特性。在串級(jí)調(diào)速中，調(diào)速逆變角 ? 的大小，就改變了 U 值的大小， 相當(dāng)于改變 了直流電動(dòng)機(jī)電樞的外加直流電壓。串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中的總電阻 R? 相當(dāng)于直流調(diào)壓調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)電樞回路總電阻 ，它決定了機(jī)械特性的硬度。由于串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的總電阻 R? 值比較大，故機(jī)械特性比直流電動(dòng)機(jī)特性軟。由式 （ 5— 24） 還可知，串級(jí)調(diào)速的等效電勢(shì)系數(shù) eC 隨著 dI 的增大而減小，這相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)存在著電樞反映的去磁作用。 綜上所述，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)子整流器為第一工作狀態(tài)時(shí)的調(diào)速性能，相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻較大又有電樞反映的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)于從零開始調(diào)速的系統(tǒng)；當(dāng) min??? 時(shí)，端電壓 U=0，轉(zhuǎn)速 n=0；當(dāng) max 90? ? 時(shí)， maxUU? ， maxnn? 。所以連續(xù) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 31 改變 ? 角，便可以改變端電壓 U ，進(jìn)行平滑調(diào)速。故采用晶閘管串級(jí)調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)具有直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。 在第二工作狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子整流輸出電壓平衡式 變?yōu)椋? 00 3c os ( 2 )Md d p M dXSU U S r I? ?? ? ? （ 5— 25） 利用 式（ 4— 25）， 可得到串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子整流電路運(yùn)行在第二工作狀態(tài)時(shí) 的 ( , )dS f I ?? 與 ( , )dn f I ?? 的表達(dá)式： 003( 2 2 )3c osTM T d dMd p dXU r r r IS XUI? ?? ?? ? ? ??? （ 5— 26） 0010033( c o s ) ( 2 2 )[] 3c o sMTd p M T d dMd p dXXU U r r r Inn XUI?? ??? ?? ? ? ? ? ??? （ 5— 27） 由 式（ 4— 27） 可知，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 中的異步電動(dòng)機(jī)處于第二工作狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，其特性更軟，隨著負(fù)載的增大 p? 增大，使轉(zhuǎn)速顯著下降。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 32 總 結(jié) 此次設(shè)計(jì)完成了系統(tǒng)方案的確立 ， 主電路各器件參數(shù)的計(jì)算，控制電路控制器參數(shù)的計(jì)算。在計(jì)算出上述參數(shù)值的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)的建模，并用 MATLAB 軟件仿真，得出了相近的工作特性曲線，最后對(duì)工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析總結(jié)，基本 實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。 在設(shè)計(jì)中由于時(shí)間倉(cāng)促，有些地方做的還不足 ， 其中保護(hù)電路設(shè)計(jì)不太具體，控制電路中觸發(fā)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)也沒(méi)有詳細(xì)列出 。另外通過(guò)設(shè)我還總結(jié)出一些可以改善調(diào)速系統(tǒng)功率因素的方法，也沒(méi)能在論文中列出，有待于進(jìn)一步分析研究。 這次設(shè)計(jì)讓我 把所學(xué)知識(shí)聯(lián)系到一起，并應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中去，對(duì)知識(shí)的掌握幫助很大，還有本次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)怎么來(lái)學(xué)習(xí)些全新的知識(shí)，鍛煉了我的學(xué)習(xí)能力，為以后工作奠定了基礎(chǔ) 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 33 參考文獻(xiàn) [1]陳伯時(shí)主編 .電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) .機(jī)械工業(yè)出版社 2021:219241 [2]王兆安 ， 黃俊主編 .電力電子技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社 2021:43149 [3]姜泓 ， 趙洪怒主編 .交流調(diào)速系統(tǒng) .華中理工大學(xué)出版社 .1990:192 [4]王宏文 ,陳在平 ,孫進(jìn)生主編 .自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)教程 . 機(jī)械工業(yè)出版社2021:112115 [5]何建平等主編 .電氣傳動(dòng) .重慶 .重慶大學(xué)出版社 .2021:8298 [6]天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所編著 .電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè) .北京 .機(jī)械工業(yè)出版社 .1992:5689 [7]洪乃剛等主編 .電力電子技術(shù)和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 .北京 .機(jī)械工業(yè)出 版社 .2021:102124 [8]周淵深主編 .交直流調(diào)速系統(tǒng)與 MATLAB 仿真 .北京 .中國(guó)電力出版社 .2021:69125 [11]胡壽松 主編 自動(dòng)控制原理 .北京 .機(jī)械工業(yè)出版社 .2021:58145 [12]張曉華 .控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與 .機(jī)械工業(yè)出版社 .2021:112145 [13]Bose B K. 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