【正文】 不可逆 VM 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 37 參考文獻 1 自動控制系統(tǒng) .陳伯時主編 .北京：機械工業(yè)出版社 .1981 2 電力拖動自動控制系統(tǒng)（第 2 版） .陳伯時主編 .北京：機械工業(yè)出版社 .1992 3 電力拖動自動控制系統(tǒng)－運動控制系統(tǒng)（第 3 版） .陳伯時主編 .北京：機械工業(yè)出版社 .2020 4 電力電子技術(shù) .王兆安主編 .北京：機械工業(yè)出版社 .2020 5 半導(dǎo)體變流技術(shù) .黃俊主編 .北京：機械工業(yè)出版社 .2020 6 電氣傳動自動化技術(shù)手冊 . 北京：機械工業(yè)出版社 .1992 7 電機控制專用集成電路與應(yīng)用 . 北京：機械工業(yè)出版社 . 8 半導(dǎo)體變流技術(shù)（第 2 版） .莫正康 .主編 .北京：機械工業(yè)出版社 .2020 不可逆 VM 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 38 附 錄 KJ004C9C6R18RP3R15RP6R21KJ004C8C5R17RP2R14RP5R2013456789 10 11 12 1314 15 162KJ004C7C4R16RP1R13RP4R19R10R7R1R4C1C2C3R8R2R5R9R3R6R11R121345678 9101112131415162KJ041220V36Vout+outin脈沖變壓器out+outin(1~3腳為6路單脈沖輸入)(15~10腳為6路雙脈沖輸出)Vt1Vt3Vt5Vt4Vt6Vt2MCRUsaUsbUsc+15V15VTG13456789 10 11 12 1314 15 16213456789 10 11 12 1314 15 162表限幅作用Ro2Ro2Ro2Ro2ConConRbalRnCnASRRo2Ro2Ro2Ro2CoiCoiRiCiRbalACRUi*Un *UcU雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖TAVVVVD1VD2VD3VD4VD5VD6VD7VD8VD9VD12VD11VD10R22R23R24 R25R26R27C10C11C12C15C14C13LVD13~VD16FuFu4Fu5Fu6Fu3Fu2Fu1Fu7~Fu9Fu10~Fu12UaUbUcR。 在結(jié)束時，我們真的很高興，做設(shè)計這個過程預(yù)示著我們長大一般。查閱大量與電力電子技術(shù)、電力拖動自動控制系統(tǒng)有關(guān)知識，使我們重新認識到自動化這個專業(yè)的優(yōu)勢。當 h=5 時，由表 四 查得，ΔCmax/Cb=%，而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降Δ nN=INR∑ / Ce=291，當 h=5 時，由表 三 查得，σ n=%能滿足設(shè)計要求。實際上，由于表四是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時， ASR 飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按 ASR 退飽和的情況重新計算超調(diào)量。 不可逆 VM 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 35 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實現(xiàn) 取 R0=40kΩ，則 Rn=KnR0= 40=，取 120kΩ； Cn=τ n/Rn=，取 F； Con=4Ton/R0=4 （ 40 103） =1μ F，取 1μ F。 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件?i31 TKI =ω ，滿足簡化條件。 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù) T∑ n：按小時間近似處理 , T∑ n=1/KI+Ton=+= （ 59） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 按照設(shè)計要求，選用典型Ⅱ型系統(tǒng)的 PI 調(diào)節(jié)器 ,其傳遞函數(shù)為 （ 510） 式中 Kn— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； τ n— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。 時間常數(shù)的確定 電流環(huán)等效時間常數(shù)已取 KIT∑ i=，則 1/KI=2T∑ i=2 =。不起主導(dǎo)作用。 從上面的分析可以卡出，當轉(zhuǎn)速環(huán)要求電流迅速響應(yīng)轉(zhuǎn)速 n 的變化而變化的時候，而電流環(huán)則要維持電流不變，這種性能會不利于電流對轉(zhuǎn)速變化的響應(yīng)，有使靜特性邊軟的趨勢。它的主要作用是駁 斥轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，并最后消除轉(zhuǎn)速靜差。 按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標為δ i=%＜ 5%（見表二），滿足設(shè)計要求。 (3) 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件： 1 1/( )3 s oiTT =1/3√￣ 1/*=＞ ωci （ 56） 滿足近似條件。 不可逆 VM 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 32 (1) 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件： 13sT 13 ? ?1s? = 1s? ω ci （ 54） 滿足近似條件。 176。 176。取 Ks=48，而電流反饋系數(shù)β =10V/=10/（ 291） =，于是， ACR 的比例系數(shù)為 : iK = iI sRK K?? （ 53） =**（ 48*） = 有 WACR(s)=（ +1） / 表 二 典型Ⅰ型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標和頻域指標與參數(shù)的關(guān)系 參數(shù)關(guān)系 KT 阻尼比 ξ 超調(diào)量 δ 0% % % % % 上升時間 tr ∞ 峰值時間 tp ∞ 相對穩(wěn)定裕度 γ 176。 圖 電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)τ i=Tl=。 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)設(shè)計要求δ i≤ 5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。 電流濾波時間 Toi：三相橋式電路每個波頭的時間是 ，為了基本濾平波頭，應(yīng)有（ 12） Toi=，因此取 Toi=2ms=。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓波動對轉(zhuǎn)速的影響很小，可以忽略?；蛘ˋSR 限幅值 Usim可以整定 Im的數(shù)值 .Im = ～ . 。 ASR 有輸出限幅 ,限幅值為 Usim,這樣電流的最大值為 Im Usim/167。假設(shè) Id Usi/167。 (52) 此式的含義 :當 Usi一定的情況下，由于電流調(diào)節(jié)器 ACR 的調(diào)節(jié)作用，整流裝置將保持在 Usi/167。 即 △ Ui =Usi 167。由于 ACR 為 PI 調(diào)節(jié)器。 不可逆 VM 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 29 第 5 章 雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器動態(tài)設(shè)計 電流調(diào)節(jié)器 電流調(diào)節(jié)器 ACR 的調(diào)節(jié)作用：電流環(huán)由 ACR 和電流負反饋組成的閉環(huán)。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。 220 V 36V+BTP+ 15 VAVS+ 15 V 15 V 15 VX Y接封鎖信號RQustVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11~ V D14 圖 同步型號為鋸齒波的觸發(fā)電路 圖 中脈沖變壓器 TP 主要用于完成觸發(fā)脈沖信號的電流放大，解決觸發(fā)電路與晶閘管控制極電路之間的阻抗匹配，并實現(xiàn)弱電回路（觸發(fā)回路）和強電回路（晶閘管主電路）之間的電隔離。同理， VT1器件觸發(fā)單元的 X 端應(yīng)接 VT6 器件觸發(fā)單元的 Y 端。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 電路不可逆 VM 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 28 中的 Y 端應(yīng)該接 VT2器件觸發(fā)單元的 X 端，因為 VT2 器件的第一個脈沖比 VT1器件的第一個脈沖滯后 60176。），就可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖了。當 V5 、 V6都導(dǎo)通時， Uc5 約為 15V，使截止，沒有脈沖輸出，但只要中有 V V6中一個截止就使得變?yōu)檎妷?，使?V7 、 V8導(dǎo)通就有脈沖輸出。的脈沖的電路。本設(shè)計課題是三相全三相全控橋 整 流 電 路 中 有 六 個 晶 閘 管 ， 觸 發(fā) 順 序 依 次 為 ：VT1— VT2— VT3— VT4— VT5— VT6，晶閘管必須嚴格按編號輪流導(dǎo)通， 6 個觸圖 觸發(fā)電路 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不可逆 VM 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 27 發(fā)脈沖相位依次相差 60O，可以選用 3 個 KJ004 集成塊和一個 KJ041 集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個晶體管進行 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 。的觸發(fā)脈沖。本設(shè)計采用三相同步絕對式觸發(fā)方式。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)計采用 KJ004 集成塊和 KJ041 集成塊。為了獲得觸發(fā)脈沖波形中的強脈沖部分，還需適當附加其它的電路環(huán)節(jié)。當 V V2導(dǎo)通時，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。 圖 理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形 12~tt— 脈沖前沿上升時間（ 1s?? ） 13~tt— 強脈沖寬度 MI — 強脈沖幅值（ 3 ~ 5GT GTII） 不可逆 VM 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 26 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 。 在本設(shè)計中最主要的是第 2 條。 （ 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)。的雙窄脈沖。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。 第 4 章 驅(qū)動控制電路