【正文】 由 “振蕩指標法 ”中所用的閉環(huán)幅頻特性峰值 Mr 最小準則，對于一定的 h 值，只有一個確定的 ωc(或 K)，可以得到最小的閉環(huán)幅頻特性峰值 Mrmin，這時 ωc和 ω1， ω2 之間的關系是 ω2/ωc = 2h/(h+1) (422) ωc/ω1 = (h+1)/2 (423) 而 ω1+ω2 = 2ωc/(h+1)+2hωc/(h+1)=2ωc 因此 ωc=(1/2)(ω1+ω2)=(1/2)(1/τ+1/T) 對應的最小 M 峰值是 Mrmin=(h+1)/(h1) (424) 確定了 h 和 ωc 以后 ,可以很容易的計算 τ和 K。從頻率特性上還可看出，由于 T 一定，改變 τ就等于改變了中頻寬 h；在 τ確定以后，再改變K 相當于是開環(huán)對數(shù)幅頻特性上下平移，從而改變了截止頻率 ωc。 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 26 (2) 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)參數(shù)和性能指標的關系 為了分析方便起見，引入一個新的變量中頻寬 h， 令 h=τ/T=ω2/ω1 (421) h 是斜濾為 20dB/dec 的中頻斷的寬度 (對數(shù)坐標 )，稱作 “中頻寬 ”。 )(* sU n ?? )( sU i )( sI d )(snASR 12 /1 ?? sT i ? 1?sTon?11 ?sTon )a ?? )( sI dL sCeTRm )b?)(* sU n?? )( sIdASR ? 12 / ?? sT n ?? )( sn? )( sI dL sC eTRm )c?)(* sU i?? )( sn)1()1(2 ??? sTssKnnN ? 圖 44 轉速環(huán)的動態(tài)結構圖及其近似處理 轉速調節(jié)器結構的選擇 (1) 轉速調節(jié)環(huán)選用典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的原因 為了實現(xiàn)轉速無靜差，在負載擾動作用點前面必須加上一個積分環(huán)節(jié)，它應該包含在轉速調節(jié)器 ASR 中，由于在擾動作用點后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，因此轉速開環(huán)傳遞函數(shù)應共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應該設計成典型 Ⅱ 型系統(tǒng)。 轉速環(huán)的動態(tài)結構圖及其近似處理 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替電流閉環(huán)后，整個轉速調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)結構圖如 44（ a） 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 25 所示。為此，需求出它的等效傳遞函數(shù)： ? ?? ? ?/cli sU sIWid?? (418) 則 近似條件 : ? ?? ? ? ?12 /1 ????? sTsWsU sI ic l iid ?? (419) ???? ii TTW 5123 1 (420) 式中 ω 為轉速環(huán)的截止頻率 ,其一般較低。 電流環(huán)的動態(tài)性能指標 （ 1） 頻域指標 電流環(huán)的動態(tài)結構圖如圖 32所示 ,其開環(huán)頻率特性為 : )1()( ??? iIK jTj KjG ??? (417) 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 24 L(ω)=20lgKI20lgω20lg(1+T∑i2ω2)189。 電流環(huán) 校驗近似條件 電流環(huán)的截止頻率 ωci =KI = （ 1） 晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件 ωci ≤1/3Ts (414)現(xiàn)在 ， 1/3TS=1/3*=ωci ，滿足近似條件 。所以 按典 Ⅰ 系統(tǒng)設計 ,選 PI調節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 ? ?ssKW iiA C R ?? 1s i ?? (411) 式中 iK —電流調節(jié)器的比例系數(shù) 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 22 i? —電流調節(jié)器的超前時間常數(shù)。因此 ,一般多按典 Ⅰ 系統(tǒng)來設計電流環(huán)?？呻娏鳝h(huán)還有另一個對電網(wǎng)電壓波動及時調節(jié)的作用 ,為了提高其抗擾性能 ,又希望把電流環(huán)校正成典 Ⅱ 系統(tǒng)。參閱相關數(shù)據(jù) ，三相橋式電路的平均時空時間 Ts= （ 2） 電流濾波時間常數(shù) Toi 三相橋式電路每個波頭的時間是 ,為了基本慮平波頭，應有 Toi,=,因此取 Toi,=2ms (3) 電流環(huán)時間常數(shù) T∑I = Ts+Toi= 電流調節(jié)器結構的選擇 首先應決定要把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng) ,電流環(huán)的一項重要作用就是保持電樞電流在動態(tài)過程中不超過允許值 ,因而在突加控制作用時不希望有超調 ,或者超調量越小越好。 )(* sU i ?? )(sU ct )(0 sU d )(sI dAC R 1?ST Ks s 1/1 ?sT Rl 1?sToi?11 ?soi )a )(* sU i?? )( sU ctAC R)b )( sI d1?sT oi ? )1)(1( / ??? sTsTRKils? 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 21 ?)(* sU i??AC R)c )( sI d )1)(1( / ?? ? sTsT RK il s? 圖 41 電流環(huán)的動態(tài)結構圖及其化簡 確定電流環(huán)的時間常數(shù) 以下數(shù)據(jù) Ts和 Toi,已給定 。再把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)等效地移到環(huán)內。反電動勢對電流環(huán)來說只是一個變化緩慢的擾動作用，在電流調節(jié)器的調節(jié)過程中可以近似的認為 E不變，即 △ E=0。它代表轉速環(huán)輸出量對電流環(huán)的影響。 電 壓 環(huán)的動態(tài) 性能指標 （ 1） 頻域指標 電流環(huán)的動態(tài)結構圖如圖 32所示 ,其開環(huán)頻率特性為 : )1()( ??? vVK jTj KjG ??? (47) L(ω)=20lgKI20lgω20lg(1+T∑i2ω2)189。1 ?? sTsT Roi s?? 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 19 電壓環(huán) 校驗近似條件 電 壓 環(huán)的截止頻率 ωcv =Kv = （ 1） 晶閘管裝置 傳遞函數(shù)近似條件 ωcv≤1/3Ts (44) 現(xiàn)在 ， 1/3Ts=1/3*=ωcv ，滿足近似條件 。I K39。s 1??sTsTRR s Id K39。1udu??????TsTsTsRKTUUWsss??? (42) ? UU UK 1?sTKs s su1? Ud0 Ud 1/139。 將電壓環(huán)的傳遞函數(shù)等效成如 圖 42： 圖 42 電壓環(huán) 結構圖 ? ?? ?? ?? ?? ?11111s39。這樣就使設計犯法規(guī)范化，大大減少了設計工作量。 第二步，再選擇調節(jié)器的參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標 這樣做，就把穩(wěn)、準、快抗干擾之間互相交叉的矛盾問題分成兩步來解決，第一步先解決主要矛盾 — 動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度，然后在第二步中進一步滿足其它動態(tài)性能指標。作為工程設計方法 ,首先要使問題簡化 ,突出主要矛盾。 整流變壓器的計算與選擇 (1) 整流變壓器的次級相電壓的有效值 U2 VU 2202 ? 考慮到占空比為 90％ 則： VUU d0 ??? 取 20 UU ? 則 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 14 VVVUU 02 ??? 考慮到 10％裕量 取 V2 2 3V2 0 2 ??? VUU 1353223322 ??? (2) 變壓器初級電流、電壓和次級電流、電壓的有效值 變壓器接成Δ / Y 形，可以得到零線，同時濾除三次諧波。 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 13 圖 5 同步變壓器的原理圖 晶閘管 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 主電路電壓 +ua uc +ub ua +uc ub 同步電壓 usa +usc usb +usa usc +usb 表 2 三相全控橋各晶閘管的同步電壓 變壓器接法：主電路整流變壓器為 D,y11 聯(lián)結，同步變壓器為 D,y11,5 聯(lián)結。 usa1234567111091413128161512345671110914131281615KJ004KJ004 1 5 V+ 15 V12345671110914131281615KJ004RP6 RP3( 1~ 6 腳為 6 路單脈沖輸入)1 2 3 4 5 6 711 10914 13 12816 15KJ 0 4 1( 1 5 ~ 1 0 腳為 6 路雙脈沖輸出)至 VT1usbuscupucoR19R13R20R14R21R15R9R3R6R18R8R2R5R17R7R1R4R16R10R11R12C7C4C1C8C5C2C9C6C3RP4RP1 RP5RP2至 VT2至 VT3至 VT4至 VT5至 VT6 圖 32 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 同步變壓 器的設計 觸發(fā)電路應保證每個晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關系。由于集成電路可靠性高，技術性能好，體積小，功耗低，調試方便，所以本設計采用的是集成觸發(fā)器，選擇目前國內常用的 KJ、 KC 系例，本設計采用 3 個 KJ004 集成塊和 1 個 KJ041 集成塊，可形成六路雙脈沖，再由六個晶體管進行脈沖放大即可。在此處增加平波電 抗器。 (1) SCR 的額定電流： ）（）（ A3 4 6 .5~2 5 9 .9/ 1 .5 7IK2~ dfr ?? 取 rI =350(A) (2） SCR 的額定電壓： maxr )3~2(U iU? (V) 取 rU =1000（ V） 式中 imaxU =(V)——次級線電壓最大值 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 11 所以可選 10500Kp — SCR 6 只 檢驗電壓裕量： ??? ）（ rU 2 符合要求 電抗的選擇 在 VM 系統(tǒng)中，脈動電流會產生脈動轉矩，對生產機械不利，同時也增加電機的發(fā)熱。 圖 31 主電路 晶閘管的選擇 考慮到電網(wǎng)電壓的波動和操作過電壓等因素，在設計中應該有 2—3 倍的電壓設計裕量，則晶閘管的額定電壓值為 ? ? ~2 EU N ?? 。因此錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)通常用于系統(tǒng)容量較小而且對切換品質要求不高的場合。 遼寧石油化工大學畢業(yè)設計（論文）用紙 9 )( sU ct A S RA C RA V R 1 G T FG T RT An? nin*UnUi*UT AT GiUvU T V Dv*UMV RV F 1 5 V+ 1 5 V 圖 23 三環(huán) 錯位控制無環(huán)流可逆調速系統(tǒng) ASR— 轉速調節(jié)器， ACR— 電流 調節(jié)器 ， AVR— 電 壓 調節(jié)器， TG— 測