【導(dǎo)讀】生安健的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書共43頁(yè)，設(shè)計(jì)圖紙2張。串入附加電動(dòng)勢(shì)而增加的轉(zhuǎn)差功率，回饋給電網(wǎng)或者回饋到電動(dòng)機(jī)軸上使系。統(tǒng)有較高的運(yùn)行效率。它能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，低速時(shí)機(jī)械特性也比較硬。是晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能比較完善[2]。轉(zhuǎn)子側(cè)加短路開關(guān)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)因能充分利用電機(jī)自然。工作狀態(tài)功率因數(shù)高的特性，在帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)功率因數(shù)有一定程度的提高。

　　

【正文】 m i n/)0 1 1 9 0 ()/(rKIn ndNN??????? ?? 低速時(shí)靜差率 S： %1%m i n?????? n nS N 滿足系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能要求。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 29 雙閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算 調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)參數(shù)可以按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也可以按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。典型Ⅰ型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于計(jì)算，系統(tǒng)超調(diào)量小，但抗擾性能差；典型Ⅱ型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，計(jì)算較繁瑣，且系 統(tǒng)超調(diào)量大，但抗干擾性強(qiáng)。 對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，若從抗干擾能力角度出發(fā)，電流閉環(huán)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)均應(yīng)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。但實(shí)際系統(tǒng)要求電流超調(diào)量小，故本系統(tǒng)的電流閉環(huán)按典型Ⅰ型 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 轉(zhuǎn)速環(huán)的擾動(dòng)量主要是負(fù)載。系統(tǒng)要求抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)速降小，恢復(fù)時(shí)間短，因此，決定轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)參數(shù)按典型Ⅱ型 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 閉環(huán)動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算。 電流閉環(huán)由串調(diào)系統(tǒng)直流主回路形成的大慣性環(huán)節(jié)與晶閘管 逆 變器、電流檢測(cè)及反饋濾波等小慣性群組成。由于實(shí)際系統(tǒng)電流環(huán)的時(shí)間常數(shù)很小，且反映迅速，而與轉(zhuǎn)速成比例 doSE 卻變化緩慢，故電動(dòng)勢(shì)干擾 doSE 對(duì)電流的影響可忽略不計(jì)。所以，由圖可單獨(dú)畫出電流閉環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 62 所示。 圖 62 電流閉環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 利用結(jié)構(gòu)圖變換，并把給定濾波作用合并起來(lái)，等效于環(huán)內(nèi)，則得到圖 63a單位反饋形式。 對(duì)于三相橋式電路，平均失控時(shí)間 msTS ? ； oiT 為電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)，取 msToi 2? （由于電流反饋信號(hào)取三相橋式整流電路，信號(hào)中含有HzHz 300650 ?? 的脈動(dòng)成分，為了衰減這些交流分量，需設(shè)置電流反饋濾波器。內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 30 實(shí)踐證明，若取 msToi ? ，則可將其脈動(dòng)分量衰減到原來(lái)的 1%左右）。它們都是小時(shí)間常數(shù)，可以按小慣性環(huán)節(jié)的近似處理方法，用 msTTT Soii ???? 來(lái)代替。這樣，只考慮動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)，結(jié)構(gòu)就化為圖 63b 所示的形式。 圖 63 電流閉環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)及其化簡(jiǎn)圖 a) 單位反饋式結(jié)構(gòu)圖 b) 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖 為把電流環(huán)節(jié)校正成典型Ⅰ型，顯然 ACR應(yīng)采用 PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù) ACRW為 ? ?ssKW iiiAC R ?? 1?? 要計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) iK 和 i? ，需知道電動(dòng)機(jī)逆變裝置的有關(guān)參數(shù)。 當(dāng)轉(zhuǎn)差率為 maxS 時(shí)，直流回路等效電阻 SR ； ? ?? ?????????? ????????????? ????????????/32m a x10?????LdSnSRrrXSXrnXRR 內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 31 則有： 11 ?? ????? Si RK ? ?? ?? ?mssRLLLRLTSmLmSmi 2 4 4 8 9 2311??????????? 觸發(fā)逆變裝置的放大系數(shù) SK ： 30c os1m i n ????? ?mcoS UEK ?? 由于要求超調(diào)量小，故取阻尼比 ?? ，這時(shí) %% ?i? ，所以電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)為 smsT i 0 2 4 ???? 1???????????????? imiiSi TKLTTkKK ?? 根據(jù)圖 69 的結(jié)構(gòu)形式，取 ?? kR 200 ，若電位器 1RP 置于 21 RR? 處，則有 ??????? kkRKR ii 0 ? ?? ? 1 . 2 4 u FuF1020/0 2 4 ???? iii RC ? ? ?? ? FFRTC ooioi ?? ????? 實(shí)選 ??470R ， ??120xx1RP ， ??120xx1R ， FC ? ? 。 ACR 參數(shù)如圖64 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 32 千歐 千歐千歐千歐千歐M歐千歐圖 64 ACR 調(diào)節(jié)器參數(shù)圖 閉環(huán)動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算。 電流環(huán)是轉(zhuǎn)速閉環(huán)的內(nèi)環(huán)，計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)時(shí)，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，對(duì)已設(shè)計(jì)好的電流環(huán)作進(jìn)一步簡(jiǎn)化處理。根據(jù)圖 63b，取 ?? 時(shí)，電流環(huán)的等效傳遞函數(shù)可近似為 12 /1)( )()( ??? ? sTsu sIsW iid ? 用上述等效環(huán)節(jié)代替圖 71 中的電流閉環(huán)后，整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖 65a 所示。 利用結(jié)構(gòu)圖等效變換，并進(jìn)行工程上的近似處理，則轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可化簡(jiǎn)成圖 65b。該圖中 ?? ??in ono TTT 2 由圖 65b 可以看出，要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)，無(wú)疑地， ASR 應(yīng)采用 PI 調(diào)節(jié)器有共傳遞函數(shù)sKnW nASR ?1?。調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 )1()1()1()1()(221????????sTssKSTsTsKsWnnNnnnn?????內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 33 圖 65 轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)及其簡(jiǎn)化圖 a) 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 b) 簡(jiǎn)化圖 圖 66 校正后的調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 不考慮負(fù)載擾動(dòng) 時(shí) ，校正后的調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 66 所示 要計(jì)算 ASR 的 參數(shù) nK 和 i? ，首先需確 定電動(dòng) 機(jī)的積分 時(shí)間常數(shù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 34 ]375/([ 21 mCGDT ?和轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) onT 。 采用直流測(cè)速機(jī)，由于有整流的 換流作用，輸出信號(hào)是脈動(dòng)直流電壓，故必須經(jīng)反饋濾波器濾波，以濾波脈動(dòng)成分，可防止干擾信號(hào)侵入系統(tǒng)，本系統(tǒng)取msTon 10? ?nT 的計(jì)算： smsmsTTT ionn 0 1 7 ?????? ?? 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù) mC ： 電動(dòng)機(jī)在工作電流附近線性化的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，可用下式表示： AmNAmNIXrEC dNdom//]2 1 6)5 3 1 (23 7 [1 5 71)(21 10?????????????????? ???????? 本系統(tǒng)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： mkgJ ?? ,即 222 mNmNJGD ???????? 按主傳動(dòng)系統(tǒng) 2?GD 為電動(dòng)機(jī) 2GD 的 倍考慮，則拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪慣量 2?GD ： 2222 1 3 mNmNGDGD ??????? 電動(dòng)機(jī)的積分時(shí)間常數(shù) msssCT mGD 9 )(139)375/(21????? ? 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 參數(shù) NK ， n? 計(jì)算： 按閉環(huán)幅頻特 性的諧振峰值 mM 最小準(zhǔn)則來(lái)確定典型Ⅱ型系統(tǒng)的參數(shù)選擇，且取 h=5 則有 ?????ninnN ThhtKK 22 1?? ? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 35 smshT nn ????? ?? 1521 1??????????? nn TThhK?? 由于 ASR 采用與 ACR 相同的結(jié)構(gòu)形式，取 ?? kR 200 ，并使 21 RR? ，則 ASR的具體參數(shù)為 ??????? kkRKR onn 1 0 FFRC NNn ??? )101 0 8/(0 8 ???? FFRTC onon ?? 2)1020/(????? 實(shí)取 ??470R ， ?? 47001RP ， ?? kRn 147 FCn ?? 。 ASR 調(diào)節(jié)器參數(shù)如圖 67 所示 內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 36 圖 67 ACR 調(diào)節(jié)器參數(shù)圖 根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)所確定的方案和選定的控制環(huán)節(jié)及參數(shù)計(jì)算， 機(jī)械廠 傳動(dòng)系統(tǒng)的主電路電氣原理圖如圖 68 所示； 控制電路電氣原理圖如圖 69 所示 。觸發(fā)電路電氣原理圖如圖 610 所示 。 千歐 千歐千歐千歐千歐M歐千歐內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 37 圖 68 機(jī)械廠 傳動(dòng)系統(tǒng)的主電路電氣原理圖內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 38 圖 69 控制電路電氣原理圖內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 39 圖 610 機(jī)械廠 傳動(dòng)系統(tǒng)的觸發(fā)裝置組件原理圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 40 7 系統(tǒng)的調(diào)試及運(yùn)行 設(shè)計(jì)工作結(jié)束后，在設(shè)備安裝完畢投入運(yùn)行以前，還必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格地調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試基本上與直流拖動(dòng)雙閉環(huán)系統(tǒng)相似。調(diào)試時(shí)應(yīng)遵循元器件，后系統(tǒng)；先開環(huán)，后閉環(huán)；先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)；先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)；先低速，后高速；先空載，后負(fù)載；先手動(dòng) ，后自動(dòng)的步驟進(jìn)行。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)校正所確定的調(diào)節(jié)器型式及其參數(shù)，只能供系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)試時(shí)每個(gè)調(diào)節(jié)器參數(shù)的參考數(shù)據(jù)。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)試時(shí)每個(gè)調(diào)節(jié)器參數(shù)在實(shí)際整定值是靠調(diào)試結(jié)果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)而最后確定下來(lái)的。 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)試之后，便可進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)，為了確保安全，系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的特點(diǎn)，采取可靠的安全措施，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 41 結(jié) 論 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，最后對(duì)工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析總結(jié)，基本上實(shí)現(xiàn)了晶閘管串級(jí)調(diào) 速系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)以及工程上的運(yùn)用 ，主要概括為以下三點(diǎn) ： 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)抗擾動(dòng)能力強(qiáng)，電流環(huán)能較好地克服電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，而轉(zhuǎn)速環(huán)能抑制其環(huán)內(nèi)各環(huán)節(jié)擾動(dòng)影響，并最終消除轉(zhuǎn)速偏差； 雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)采用 PI 調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差； 雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)穩(wěn)定性；同時(shí)具有較好的動(dòng)態(tài)特性，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，超調(diào)量??； 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)計(jì)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)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 42 參 考 文 獻(xiàn) [1] 胡佑憓伺服系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì) [M].北京：北京理工大學(xué)出版社， 1993 [2] 宋書中交流調(diào)速系統(tǒng) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 [3] 錢平交直流傳動(dòng)控制系統(tǒng) [M].北京：高等教育出版社， 20xx [4] 王兆安電力電子技術(shù) [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [5] 趙良兵現(xiàn)代電力電子基礎(chǔ) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 1995 [6] 陳志明電力電子器件基礎(chǔ) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 [7]陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [8]廖曉忠電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng) [M].北京：中國(guó)電力出版社， 1998 [9]宋書中交流調(diào)速系統(tǒng) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 [10] Mathur /Rajiv 基于晶閘管的柔性交流