【正文】 在此對恩師表示衷心的感謝和誠摯的敬意 。 感謝導(dǎo)師 劉福才老師和李峰磊老師 ，本 設(shè)計(jì) 論文從選題到完成無不浸透著恩師的心血。 注重交流。 設(shè)計(jì)過程中，我發(fā)現(xiàn)細(xì)心與耐心都必不可少。 真正開始設(shè)計(jì)時(shí)，要多動(dòng)腦，利用已學(xué) 過的知識發(fā)散思維，試試盡可能的顧及到各個(gè)模塊 ?；叵脒@ 兩個(gè)星期 ，有過盲目，有過焦急，有過苦惱，也有設(shè)計(jì)成功的快樂。接觸器 KM控制二次側(cè)的得電情況。輸出電壓可調(diào)范圍為 V)20~2.(?。穩(wěn)壓器的輸入端并入電容 3C、 4用以抵消輸入 端較長接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激震蕩，接線不長時(shí)也可不用。電源電壓經(jīng)變壓器變壓后的輸出電壓是 42V，變壓器線圈繞組的中間接地，經(jīng)變壓器分為兩個(gè)同時(shí)輸出 21V 的副邊電壓。在電橋的兩端分別串入一對容量較大的電容 1C、2和一對容量較小的電容3C、4，兩對電容的中間接地。故為反號器。 RR P 3R P 4V C C ( + 1 5 V )V C C ( 1 5 V )V D 3V D 4U i *U iR iU cC iR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o iC o iR b a l 圖 52 電流環(huán)限幅電路 iii UUU ??? * 0?? iU：c為負(fù)；0?i：c為正。約束了下一環(huán)節(jié)輸入信號的最大值，同時(shí)保護(hù)運(yùn)放。 反饋回路設(shè)計(jì) 電流反饋 利用霍爾元件進(jìn)行電流反饋 H L VR mI i e+ 1 5 V 1 5 VU i 圖 213 霍爾元件構(gòu)成的電流互感器 34 該霍爾電流互感器的兩側(cè)的電流時(shí) 1:1 的，圖中 Rm為測量電阻，同時(shí)為限流電阻，即 *mI ax m iRU? 式中 mIax—— 霍爾電壓傳感器 HLV一次側(cè)的最大電流即電 動(dòng)機(jī)最大電流； *iU—— 電流調(diào)節(jié)器輸入限幅值。 * ( )nUs? emRC T s()dIs 1nTs??? ?1dn s? ?()ns()dLIs( 1 )nn nKs s?? ? 圖 412 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 Idnn*Ott2t112TO`ntT∑ n 33 待定的參數(shù)是 dnC和 dnR，由于 dndn CR0??， dndnodn CRT ?。 在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖 410 所示。 取 0 40Rk??，則 ?????? KKRKR onn 取 230KΩ FFRC nnn ?? ??? 取 F? FRTC oonon ?24 ?? 取 2 當(dāng) 5h? 時(shí)， %n? ? ，不能滿足設(shè)計(jì)要求。 29 * ( )nUs?A S RemRC T s()dIs 1nTs??? ? ()ns()dLIs 圖 47轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡 （等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理） 按照設(shè)計(jì)要求，選用 PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 ssKsW nnnA SR ?? )1()( ?? 式中 nK—— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； n?—— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。由圖 44 可知 111)1(1)1(/)()()(2* ???????????sKsKTTs KTsKsUsIsWIIiiIiIidcli ? 忽略高次項(xiàng)， )(cli sW 可降階近似為 111)(?? sKsW Icli 近似條件 為 28 iITK??31? 式中 ?—— 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 cimoi wsTT ????? ? 131131 滿足近似條件。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用 PI 型電流調(diào)節(jié)器其傳遞函數(shù)為： ssKsW iiiA C R ?? )1)( ?? 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)。 * ( )iUs?A C R ( 1 ) ( 1 )sliKRT s T s???()cUs ()dIs1oiTs? ? 圖 42電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)） 最后，由于 Ts 和 Toi 一般都比 Tl 小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為 T∑ i = Ts + Toi 三相橋式電路的平均失控時(shí)間為 ： ? 24 電流濾波時(shí)間常數(shù) oiT 。這時(shí)，電流環(huán)如圖 41 所示。 U s a U s cU s bQ F 圖 310 同步信號變壓器 勵(lì)磁回路設(shè)計(jì) L 1L 2L 3NK IR P 圖 311 勵(lì)磁回路設(shè)計(jì) 22 本設(shè)計(jì)要求勵(lì)磁額定電壓 220V，則可通過三相半波進(jìn)行整流，通過 RP進(jìn)行 電壓調(diào)節(jié)，使勵(lì)磁線圈兩側(cè)電壓為 220V。 37。 （ 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。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)。 +~WUV 圖 36 晶閘管過電流保護(hù) 快速熔斷器的選擇主要考慮以下兩個(gè)方面： （ 1） 快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 VVUKU UTFN 2 ??? ?? 取 240V。 電容的 耐壓值 VU ~)~( ??? 過電流保護(hù) 1）交流一次側(cè)過電流保護(hù) 交流一次側(cè)過電流保護(hù)可通過斷路器實(shí)現(xiàn) Q FL 1L 2L 3 圖 34 交流一次過電流保護(hù) 低壓斷路器的沖擊電流為 4 6FNI I A? ? ? ? 斷路器的型號為： DZ5 2）交流二次側(cè)過電流保護(hù) ~+UV 圖 35 交流二 次過電流保護(hù) 額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 VVUKU UTFN 2 ???? ? 額定電流：AII AVTFN 16)( ?? 則選型為 RS3/25020。阻容保護(hù)的元件參數(shù)可以根據(jù)表 31 列出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定。 壓敏電阻標(biāo)稱電壓 mAU1按下式選擇，即 DCmA U)2~(1 ? 式中 DC—— 正常工作時(shí)加壓敏電阻兩端的直流電壓（ V）。 aL（ mH) mHa ? T（ mH) ? H(mH) mHH ? 主回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇（二） 過電壓保護(hù) 圖 31 交流測過電壓保護(hù)（阻容吸收保護(hù)） 阻 容吸收保護(hù)通常在變壓器二次側(cè)并接電阻 R和電容 C串聯(lián)支路進(jìn)行保護(hù)。 )(AVTI 晶閘管額定電流 )(AVTI 的 有效值大于流過元件實(shí)際電流的最大有效值。 變壓器二次側(cè)容量 2IU??。 S 為整流變壓器的總?cè)萘?， 1S為變壓器一次側(cè)的容量， ?1U為一次側(cè)電壓 ,1I 為一次側(cè)電流 , 2S 為變壓器二次側(cè)的容量 ， 2為二次側(cè)電壓 ， 2I 為二次側(cè)的電流， 1m 、 2m 為相數(shù)。正轉(zhuǎn)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)啟動(dòng)完全銜接起來，沒有間斷或死區(qū)。 在反接制動(dòng)階段中由于電流上升很快，當(dāng)電流反饋大于電流給定值時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的輸出 Uc 又改變極性，使正組整流器處于 待 整流狀態(tài)，反組整流器處于逆 變狀態(tài)，這時(shí)由于電樞反電動(dòng)勢與整流器輸出電壓反向相反，且電樞反電動(dòng)勢大于整流器輸出電壓，這時(shí)回路的電流由電樞電動(dòng)勢產(chǎn)生，且經(jīng)反組整流器 (逆變狀態(tài) )流向交流電源，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電回饋制動(dòng)階段。 (2) 它組反接 制動(dòng)階段。因此，電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)制動(dòng)過程可以分為本橋逆變、 它組反接 制動(dòng)和 它組 回饋制動(dòng)三個(gè)主要階段，現(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過程給予說明。 工作原理： 系統(tǒng)的起動(dòng)和運(yùn)行過程與不可逆雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同，在突加給定信號 nU*為正時(shí)，正組橋工作于整流狀態(tài)，反組橋工作 于逆變狀態(tài)，由正組橋向電動(dòng)機(jī)提供正向電流，電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)三個(gè)階段后，進(jìn)入正轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行階段，反組橋僅有少量脈動(dòng)環(huán)流通過。 ML dL c 1L c 2L c 3L c 4V RV FT M 1G T FG T RA RA C RA S RU c U cU i * U iR P 2R P 1+ 1 5 V 1 5 VS 1S 2T G U n~U n *圖 1 α =β 配合控制的有環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖 為了防止晶閘管裝置在逆變狀態(tài)工作中 逆變角太小而導(dǎo)致?lián)Q流失敗，出 11 現(xiàn)“逆變顛覆”現(xiàn)象，必須在控制電路中采用限幅作用，形成最小逆變角min?保護(hù)。平波電抗器 dL 用于減小電動(dòng) 機(jī)電樞電流的脈動(dòng)，減小電樞電流的斷續(xù)區(qū)，改善電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 由于兩組晶閘管裝置相同，兩組的最大輸出電壓 max0dU是一樣的，因此，當(dāng)直流平均環(huán)流為零時(shí)， 應(yīng)有 fr ?? coscos ?? 或 orf180??? 如果反組的控制用逆變角r?表示，則 rf ?? 10 由此可見，按照 上 式來控制就可以消除直流平均環(huán)流，這稱作 ???配合控制。 （ 2）動(dòng)態(tài)環(huán)流 —— 僅在可逆 VM系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。 ~~ML dL c 1L c 2L c 3L c 4V RV F環(huán) 流 圖 25 反并聯(lián) VM系統(tǒng)中的環(huán)流 9 危害：一般地說，這樣的環(huán)流對負(fù)載無益，徒然加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時(shí)會導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)該予以抑制或消除。 如圖 22所示： n Id n Idl t 0 Idl 7 U n *R b a lR b a lU P EMG TT GT AiR iCdUoRoR* iU iUoRoR nR nC1RP nU圖 22 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖 圖中 U*n、 Un— 轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓 U*i、 Ui— 電流給定電壓和電流反饋電壓 ASR— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR— 電流調(diào)節(jié)器 TG— 測速發(fā)電機(jī) TA— 電流互感器 UPE— 電力電子變換器 nA S RA C RRE??1eCdIiU cU dRI* iU* nU n doUsK 圖 23 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 α — 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。 a) 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) b) 理想的快速起動(dòng)過程 圖 21 調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)過程的電流和轉(zhuǎn)速波形 為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別作用，直流雙閉環(huán)調(diào)