【正文】 最后，我要深深的感謝我的 家人 ，正是由于他們對我學(xué)業(yè)上所謂的支持、理解和鼓勵(lì)，對我一如既往的殷切期望和無私奉獻(xiàn)，給與了我無盡的關(guān)愛和動力，才使得我得以順利 完成 此篇論文設(shè)計(jì) 。在論文的撰寫過程中，導(dǎo)師對我嚴(yán)格要求，使我能夠?qū)⒗碚撝R與實(shí)踐相結(jié)合，得到了很大的提高。在我這段的求學(xué)生涯中 ，導(dǎo)師以其嚴(yán)謹(jǐn)、求學(xué)的治學(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心和敬業(yè)精神，給與我極大的幫助與鼓勵(lì) 。 41 致謝 在 設(shè)計(jì) 完稿之際，謹(jǐn)向教導(dǎo)和幫助我的師長、同學(xué)、朋友以及默默支持和鼓勵(lì)我的親人們致以最誠摯的謝意和最衷心的祝福 。很多難點(diǎn)的突破都來自于與老師和同學(xué)的交流，交流使自己獲得更多信息，開拓了思路。 大 圖連線要整齊美觀，方便閱讀和作進(jìn)一步的修改。有縝密的思維便可以減少錯(cuò)誤的發(fā)生幾率。這樣可以 簡化 難度，集中精力依次解決，各個(gè)模塊的完成后就容易完成總體的設(shè)計(jì)要求。 當(dāng)程序整體設(shè)計(jì)都正確后，再尋求簡化的方法。 在設(shè)計(jì)開始時(shí)，要做一個(gè)總體設(shè)計(jì)規(guī)劃，以便于總體框架的設(shè)計(jì)完成。從最初的無從下手，到后來的逐漸了解、完成設(shè)計(jì)，感覺到自己收獲了許多。 40 設(shè)計(jì)感 想 經(jīng)過為期 兩個(gè)星期 的努力，我完成了 直流拖動控制系統(tǒng) 的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。 SB1 是總停止按鈕、 SB2 是二次側(cè)給電按鈕并用 KM自鎖。 操作回路 BS B 1S B 2K MAK IK M 圖 56 操作回路圖 本設(shè)計(jì)通過按鈕控制電機(jī)的運(yùn)行停止以及電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 （ 3） 元器件選型、參數(shù)的選取及計(jì)算 電容 1C、 2 1mF 兩只 電容 4 F? 兩只 電容 6 10 兩只 電容 8 1 兩只 電阻 1R 120? 兩只 電阻 2 2 K 兩只 固定正電壓輸出穩(wěn)壓器 LM117 一只 固定負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器 LM137 一只 給定電路 Un*RP2RP+15V15V正給定負(fù)給定S1S2 圖 55 給定 電路 電壓給定由兩個(gè)電位器 RP RP2 及兩個(gè)開關(guān) S S2 組成。 2的大小根據(jù)輸出電壓調(diào)節(jié)范圍確定。輸出端并入電容 7C、 8是為了瞬時(shí)增減電流時(shí)不至于引起輸出電壓有較大的波動。 整流后輸出電 壓的電流為正弦波形電流，在整流橋的兩端并入電容 1C、 38 2C后，可將正弦波電流變?yōu)檩敵鲭娏鞔笮』竞愣ǖ碾娏髟?，有利于穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓與給定電路的穩(wěn)定輸出。電流經(jīng)不可控整流后，直接向穩(wěn)壓器提供穩(wěn)壓電源。 （ 2） 電路的工作原理 給定電路的電源由單向不可控整流后的電源提供。 在正電壓輸出端串入三端穩(wěn)壓器 LM117，在負(fù)電壓輸出端串入 LM137.分別穩(wěn)定 +15V、 15V 電壓的輸出。將變壓器線圈分為兩部分，中間接地，以得到正、負(fù)電壓同時(shí)輸出。 37 直流穩(wěn)壓電源 1 . 2 ~ 2 0 V1 . 2 ~ 2 0 VL M 1 1 7L M 1 3 72 2 0 V~C 1C 3C 2C 4C 7C 8C 5C 6R 1R 1R 2R 2+ 1 5 V 1 5 V 圖 54 直流穩(wěn)壓電源 由單相橋式整流器和三端穩(wěn)壓器構(gòu)成的穩(wěn)壓電源，作為給定電源。 R 1R 3R 4R P 2R 2 1 5 V+ 1 5 VV D 1V D 2R P 1C 1U c U c 圖 53反相器 反號器的輸入信號?1Uc由與運(yùn)算放大器的反相輸入端輸入，故輸出電壓2U為： 12 1/)31( URRRP ???? 調(diào)節(jié)電位器 RP1 的滑動觸電，改變 RP1 的阻值，使 RP1+R3=R1，則 cUU ???? 12 即輸入與輸出成倒像關(guān)系。 36 通過調(diào)節(jié)電 位器可以設(shè)定 cU=10V。 通過調(diào)節(jié)電位器可以設(shè)定i*=10V。 本設(shè)計(jì)中的電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器都設(shè)置了雙向輸出限幅，以限制最大制動電流和最小控制角 min?與最小逆變角min?。 TGRP2 圖 414轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì)（測速發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)） 35 第 5 章 輔助回路設(shè)計(jì) 限幅電路 在運(yùn)算放大器的輸出端需要加入限幅環(huán)節(jié)，對輸出信號的幅值進(jìn)行限制。 則 10 5mR ? ? ? 型號： TV100— AW/100 匝數(shù)比 1:1 轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì) 計(jì)算轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)： 因?yàn)殡妱訖C(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 min/1500r，所以測速發(fā)電機(jī)的的額定數(shù)據(jù)可選為： ， 110V， ， 1900r/min。 加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋后轉(zhuǎn)速無超調(diào)，即滿足 %10?n?。 而且已選定 onodn TT ?，只要確定 dn?，就可以計(jì)算出 C和 R。加入轉(zhuǎn)速微分后，退飽和提前到 T點(diǎn)，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速 tn比*低，就提早進(jìn)入了線性閉環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在時(shí)轉(zhuǎn)速雖繼續(xù)上升，但有可能不出現(xiàn)超調(diào)就趨于穩(wěn)定，如圖曲線 2。 32 U nonCondnC dnR balR *iU*nU nR nC/2oR /2oR /2oR/2oR 圖 410帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 和普通的相比，在轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)并聯(lián)了微分電容 dn和濾波電阻 dn，即在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋信號。 轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制 —— 轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器上增設(shè)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋，加入這個(gè)環(huán)節(jié)可以抑制甚至消滅轉(zhuǎn)速超調(diào)，同時(shí)可以大大降低動態(tài)速降。應(yīng) 按 ASR 退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。 含給定濾波與反饋濾波的 PI 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器如圖 49所示： U n *U nR nU i *C nR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o nC o nR b a l 圖 49 含給定濾波與反饋濾波的 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 31 其中 *nU 為轉(zhuǎn)速給定電壓， n?? 為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓， *iU ：調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。 這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 )1()1()1()1()(2 ???????? sTsTCsRKsTsTCRssKsnmennnnmennnn???????? 令轉(zhuǎn)速環(huán)開 環(huán)增益為 mennN TC RK?? ?? 則 )1( )1()( 2 ??? ? sTs sKsW nnNn ? 不考慮負(fù)載繞動時(shí)，校正后的調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖 48 * ( )nUs?2( 1 )( 1 )NnnKss T s????()ns 圖 48轉(zhuǎn)速換的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡 （校正后成為典型Ⅱ型系統(tǒng)） 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取 5h? ，則 ASR 的超前時(shí)間常數(shù)為 ?? ?nn hT?5 = 30 轉(zhuǎn)速開環(huán)增益 222222 62 1 ?????? ?? sThhKnN 轉(zhuǎn)速環(huán)系數(shù)： rVnU N n min/* ????? ASR 的比例系數(shù) ? ? 1 ????? ??????? nmen RTh TChK ? ? 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率 111 ?? ????? ssKK NnN ??? 1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為 iI wsTK ??? ?? 滿足簡化條件。 （ 1） 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù) ssTK iI ???? ? （ 2） 轉(zhuǎn)速 濾波 時(shí)間常數(shù) sTon ? （ 3） 轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)小時(shí)間常數(shù) ???? onIn TKT 1+= 則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖可簡化為圖 47所示。 接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為 U*i(s)，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為 111)()()(* ??? sKsWsUsIIcliid ?? 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代電流環(huán)后，整個(gè)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖 46 所示。 轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。 含給定濾波與反饋濾波的 PI 型電流調(diào)節(jié)器如圖 38所示： 其中 *iU 為電流給定電壓， dI?? 為電流負(fù)反饋電壓， cU 為電力電子變換器的控制電壓。 2） 忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 cilm wsTT ????? ? 1313 不 滿足近似條件。 為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對消，選擇 τi=Tl 則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖 44 所示的典型形式，其中 * ( )iUs?( 1 )IiKs T s? ?()dIs 圖 44 校正成典型 I型系統(tǒng)的電流環(huán) 回路總電阻： 25 ????????? Hna RRRR 回路總電感： )( mHLLLL HTa ????????? 則電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)： sRLT l 3 ???? ??? 電動勢系數(shù)： rVn RIUC N aNNe min/ ??????? 額定勵(lì)磁下電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)： AmNC em / ????? ?? 電力拖動系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)： sCC RGDT mem 2 ??? ??? 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)： τi=Tl=。 簡化的近似條件為 oisci TT131?? * ( )iUs?A C R ( 1 ) ( 1 )sliKRT s T s????()cUs ()dIs 圖 43電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（小慣性環(huán)節(jié)的近似處理） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求： 穩(wěn)態(tài)靜差 率 005?s,超調(diào)量 5%i?? ，可按典型 I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路調(diào)節(jié)器。 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） oiT =，因此取 oiT = 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 T∑ i = Ts + Toi=。 如圖 35 所示。 * ( )iUsA C R11lRTs ?()cUs ()dIs1ssKTs ?11oiTs ? 1oiTs ? ?()doUs 圖 41電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（忽略反電動勢的動態(tài)影響） 忽略反電動勢對電流環(huán)作用的近似條件是 lmci TT13?? 式中 ω ci—— 電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 所以 在按動態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，即 ?E≈ 0。欠電流繼電器可以進(jìn)行失磁保護(hù)，當(dāng)電流小于某一數(shù)值時(shí)將電路斷開，防止因失磁而引起飛車現(xiàn)象。 21 VT1VD1VD2 圖 39 隔離電路 觸發(fā)電路需要 +15V、 — 15V的穩(wěn)壓電源（直流）和 saU