【導(dǎo)讀】管的特性，通過調(diào)節(jié)控制角α大小來調(diào)節(jié)電壓?；谠O(shè)計(jì)題目，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器選用。然后確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)。計(jì)，同時(shí)對其參數(shù)的計(jì)算，包括整流變壓器、晶閘管、電抗器和保護(hù)電路的參數(shù)計(jì)算。驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)包括觸發(fā)電路和脈沖變壓器的設(shè)計(jì)。最后，即本文的重點(diǎn)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)。速控制器電路，本文采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為對象來設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器。電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，二者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接。流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱做外環(huán)。調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，最后畫出了調(diào)速控制電路的電氣原理圖。

　　

【正文】 ② 快速開關(guān)的額定電壓 KldU ≥ 額定整流電壓 NU 。 ③ 快速開關(guān)的分?jǐn)嗄芰?2fddI 直流側(cè)外部短路時(shí)穩(wěn)態(tài)短路電流平均電流平均值 20dI 。快速開關(guān)的動(dòng)作電流 2gdI 按電動(dòng)機(jī)最大過載電流整定 2g d NI KI? 式中， K 為電動(dòng)機(jī)最大過載倍數(shù)，一般不大于 ； NI 為直流電動(dòng)機(jī)的額定電流。 （ 5） 快速熔斷器 本科生畢業(yè)論文 18 它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè)，在直流側(cè)與 元件直接串聯(lián)。在選擇時(shí)應(yīng)注意以下問題： ① 快熔的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值。 ② 熔斷器的額定電流應(yīng)大于溶體的額定電流。 ③ 溶體的額定電流 KNI 可按下式計(jì)算 Ta KN TI I I?? 1．三相交流電路的一次側(cè)過電流保護(hù) 在本設(shè)計(jì)中，選用快速熔斷器與電流互感器配合進(jìn)行三相交流電路的一次側(cè)過電流保護(hù)，保護(hù)原理圖 下： 圖 一次側(cè)過電流保護(hù)電 路 （ 1）熔斷器額定電壓選擇：其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。 本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的線電壓為 380V，熔斷器額定電壓可選擇 400V。 （ 2）熔斷器額定電流選擇：其額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流。 本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的電流 1I 22111 4 0 4 3 .7 1 6 .1380UIIAU ?? ? ? （ 435） 熔斷器額定電流 16. 1 25. 76FUI I A? ? ? ? （ 436） 因此，如圖 在三相交流電路變壓器的一次側(cè)的每一相上串上一個(gè)熔斷器，按本課題的設(shè)計(jì)要求熔斷器的額定電壓可選 400V，額定電流選 25A。 2．晶閘管過電流保護(hù) 晶閘管不僅有過電壓保護(hù)，還需要過電流保護(hù)。由于半導(dǎo)體器件體積小、熱容量小，特別像晶閘管這類高電壓、大電流的功率器件，結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制，否則將遭至徹底損壞。當(dāng)晶閘管中流過的大于額定值的電流時(shí)，熱量來不及散發(fā)，使得結(jié)溫迅速升高，最終將導(dǎo)致結(jié)層被燒壞。晶閘管過電流保護(hù)方法中最常用的是快速熔斷器?？焖偃蹟嗥饔摄y質(zhì)熔絲埋 于石英砂內(nèi)，熔斷時(shí)間極短，可以用來保護(hù)晶閘管。如右圖 根據(jù)快速熔斷器的要求 熔斷器的額定電壓 5 5 140 343K N R MU U U V? ? ? ? ? （ 437） 因此，按本課題的設(shè)計(jì)要求，用于晶閘管過電流保護(hù)的快速熔斷器的額定電壓可選擇350V。 圖 本科生畢業(yè)論文 19 第 5 章 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 5． 1 晶閘管的觸發(fā)電路 晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在學(xué)要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制相位控制 電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： （ 1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于 60176?；虿捎孟喔?60176。的雙窄脈沖。 （ 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流 3～ 5倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá) 1～ 2A∕ us。 （ 3）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。 （ 4）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電 路的電氣隔離。 在本設(shè)計(jì)中最主要的是第 2條。理想的觸發(fā)脈沖電流波形如圖 。 圖 理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形 12~tt脈沖前沿上升時(shí)間（ 1s?? ） 13~tt強(qiáng)脈沖寬度 MI 強(qiáng)脈沖幅值（ 3 ~ 5GT GTII） 14~tt脈沖寬度 I 脈沖平頂幅值（ ~ 2GT GTII） 常用的晶閘管觸發(fā)電路如圖 。它由 V V2構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器 TM 及附屬電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。當(dāng) V V2導(dǎo)通時(shí)，通過脈沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出出發(fā)脈沖。 VD1和 R3是為了 V V2由導(dǎo)通變?yōu)橹苯貢r(shí)脈沖變壓器 TM釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)的。為了獲得觸發(fā)脈沖波形中的強(qiáng)脈沖部分，還需適當(dāng)附加其它的電路環(huán)節(jié)。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 M a y 20 0 8 S he e t o f F i l e : F : \ p r ot e l 99 \ y l l \ M y D e s i g n 1. d db D r a w n B y:R2R4R3R1TMVD1 VD2VD3V1V2E1E2 圖 觸發(fā)電路 本科生畢業(yè)論文 20 晶閘管觸發(fā)電路類型很多，有分立式、集成式和數(shù)字式，分立式相控同步模擬電路相對來說電路比較復(fù)雜；數(shù)字式觸發(fā)器可以在單片機(jī)上來實(shí)現(xiàn)，需要通過編程來實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)不采用。由于集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便，所以本設(shè)計(jì)采用的是集成觸發(fā)器，選擇目前國內(nèi)常用的 KJ、 KC系例，本設(shè)計(jì)采用 KJ004集成塊和 KJ041集成塊。 對于三相全控整流或調(diào)壓電路，要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔 60176。 。本設(shè)計(jì)采用三相同步絕對式觸發(fā)方式。根據(jù)單相同步信號(hào)的上升沿和下降沿，形成兩個(gè)同步點(diǎn)，分別 發(fā)出兩個(gè)相位互差 180176。 的觸發(fā)脈沖。然后由分屬三相的此種電路組成脈沖形成單元輸出 6路脈沖，再經(jīng)補(bǔ)脈沖形成及分配單元形成補(bǔ)脈沖并按順序輸出 6 路脈沖。 本設(shè)計(jì)課題是 三相全三相全控橋整流電路中有六個(gè)晶閘管 ，觸發(fā)順序依次為： VT1— VT2— VT3— VT4— VT5— VT6，晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通， 6個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差 60O， 可以選用 3個(gè) KJ004集成塊和一個(gè) KJ041 集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大，就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路如圖 。 (1~3腳 為6路 單脈沖輸入)(15~ 10腳 為6路 雙脈沖輸出)至VT1至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6 圖 三 相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 5． 2 脈沖變壓器的設(shè)計(jì) 本方案的雙脈沖電路是采用性能價(jià)格比優(yōu)越的、每個(gè)觸發(fā)單元的一個(gè)周期內(nèi)輸出兩個(gè)相隔60176。的脈沖的電路。如圖 中 兩個(gè)晶閘管構(gòu)成一個(gè)“或”門。當(dāng) V5 、 V6都導(dǎo)通時(shí)， uc5 約為 15V，使截止，沒有脈沖輸出，但只要中有 V V6 中一個(gè)截止就使得變?yōu)檎妷?，使得V7 、 V8導(dǎo)通就有脈沖輸出。所以只要用適當(dāng)?shù)男盘?hào)來控制的 V5 或 V6 截止（前后間隔 60176。） ，就可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖了。其中 VD4 和 R17的作用，主要是 防止雙窄脈沖信號(hào)相互干擾。本科生畢業(yè)論文 21 此觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)的接線方式為：以 VT1器件的觸發(fā)單元而言，圖 Y端應(yīng)該接 VT2器件觸發(fā)單元的 X端，因?yàn)?VT 2器件的第一個(gè)脈沖比 VT 1器件的第一個(gè)脈沖滯后 60176。所以當(dāng) VT 2觸發(fā)單元的 V4由截止變導(dǎo)通時(shí)，本身輸出一個(gè)脈沖，同時(shí)使 VT 1器件觸發(fā)單元 V6 的管截止，給 VT 1 器件補(bǔ)送一個(gè)脈沖。同理， VT 1 器件觸發(fā)單元的 X 端應(yīng)接 VT 6器件觸發(fā)單元的 Y 端。依次類推，可以確定六個(gè)器件相應(yīng)觸發(fā)單元電路的雙脈沖環(huán)節(jié)間的相互接線。 220 V 36V+BTP+ 15 VAVS+ 15 V 15 V 15 VX Y接封鎖信號(hào)RQustVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~ V D14 圖 同步型號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 圖 壓器 TP主要用于完成觸發(fā)脈沖信號(hào)的電流放大，解決觸發(fā)電路與晶閘管控制極電路之間的阻抗匹配，并實(shí)現(xiàn)弱電回路（觸發(fā)回路）和強(qiáng)電回路（晶閘管主電路）之間的電隔離。 如圖可以得出 TP脈沖變壓器的一次側(cè)電壓 U1 強(qiáng)觸發(fā)電壓 50V弱觸發(fā)電壓 15V。取變壓器的變比 K=5，脈沖寬度 0060? ? ，脈沖變壓器的磁鐵材料選擇 DR320。查閱資料可得鐵心材料的飽和磁密 B T? ， 飽和磁場強(qiáng)度 21900SH A m? ，剩磁磁密 B T? 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟為： （ 1）確定變壓器的二次側(cè)的強(qiáng)電壓 20U 120 50 105UUVK? ? ? （ 51） 確定變壓器的二次側(cè)的強(qiáng)電壓 20U 120 5 15UUVK? ? ? （ 52） （ 2）確定空載勵(lì)磁電流 0I 02( 0 .2 ~ 0 .3 ) ( 0 .2 ~ 0 .3 ) 0 .6 5 0 .0 2 4 ~ 0 .0 3 6I I K A A? ? ? （ 53） 式中， 2I 為一般取晶閘管最大觸發(fā)電流的兩倍 32 2 2 30 0 10 0. 6GTI I A?? ? ? ? ?。 （ 3）計(jì)算脈沖磁導(dǎo)率，選定鐵心材料。 本科生畢業(yè)論文 22 無偏移繞組時(shí) 4( ) ( 1 .4 5 0 .0 2 ) 1 9 0 0 7 .5 1 0s r sB B H H m? ?? ? ? ? ? ? ? （ 54） 式中， B的單位為 T， 221 1 1T W b m A H m? ? ?,H的單位 Am，由此得出 ?? 的單位為 Hm。 4）確定鐵心體積 V 無偏移繞組時(shí) 10225 0 0 . 0 0 3 3 0 . 3 0 . 0 2 4 2( ) ( 1 . 4 5 0 . 0 2 )srUIV BB?? ? ??? ? ??? （ 55） 式中， ? 為脈沖電壓寬度， ? 與電角度 ? 間的換算 關(guān)系為 000 .0 1 0 .0 1 6 0 0 .0 0 3 31 8 0 1 8 0oo??? ? ? ? （ 56） 本科生畢業(yè)論文 23 第 6 章雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 本章主要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)。通過軟件來實(shí)現(xiàn) 模擬電路的功能 。先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。在設(shè)計(jì)過程的時(shí)候要注意設(shè)計(jì)完要校驗(yàn)。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時(shí)候，校核轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量，如果不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)候，重新按照 ASR退飽和的情況設(shè)計(jì)超調(diào) 量。 6． 1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 1. 確定時(shí)間常數(shù) （ 1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) Ts。由附表 知，三相橋式電路的平均失控時(shí)間 Ts=。 （ 2）電流濾波時(shí)間常數(shù) Toi。三相橋式電路的每個(gè)波頭的時(shí)間是 ，為了基本濾平波頭，應(yīng)有（ 1~2） Toi=，因此取 Toi=2ms=。 （ 3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 iT? 。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 =T s+T oi = 7siT? 。 （ 4）電磁時(shí)間常數(shù) lT 的確定。由前述已求出電樞回路總電感。 21 m i n 0 . 6 9 3 1 4 0 1 8 . 1 30 . 1 5 3 . 5l dUL K m HI ?? ? ?? （ 61） 則電磁時(shí)間常數(shù) 1 8 .1 3 0 .0 3 1 30 .5 8ll L mHTsR ?? ? ?? （ 62） 2. 選擇 電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 5%i?? ，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型 I 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， 因此可用 PI 型調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 () ( 1)iiA CR s iKsW s?? ?? （ 63） 式中 iK 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； i? 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 檢查對電源電壓的抗擾性能： 313s= = 6 037sliT