【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 王兆安，黃俊. : 機(jī)械工業(yè)出版社,2007[2] 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2008[3]楊蔭福，段善旭，: 清華大學(xué)出版社，2006[4]朱仁初，: 機(jī)械工業(yè)出版社，1994[5]機(jī)械工程手冊，. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，198258。如今，伴隨著設(shè)計(jì)報(bào)告的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散。自己在以后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中應(yīng)多加思考，將所學(xué)的不同學(xué)科之間的知識聯(lián)系起來。 心得體會(huì)通過對直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)讓我對運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及電力電子這兩門課程所講述的知識內(nèi)容有了更深刻的理解?？芍獫M足要求。由工程設(shè)計(jì)方法，近似計(jì)算公式得： （829）設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù)，已知：設(shè)計(jì)要求動(dòng)態(tài)最大超調(diào)，取轉(zhuǎn)速超調(diào)量為則： （830） 則微分電容 濾波電阻 9．再次校核動(dòng)態(tài)速降，帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋時(shí)，轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)相對值 又因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降，即則。和普通的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器相比，在轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)上并聯(lián)了微分電容Cdn和濾波電阻Rdn，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。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(dòng)態(tài)速降。當(dāng)時(shí)，而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 （824）調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 為基準(zhǔn)值，對應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速。計(jì)算超調(diào)量。5．計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 所示，取，則 ,取350 （821） 取 （822） , 取 （823） 含濾波環(huán)節(jié)的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器當(dāng)h=5時(shí)，不能滿足設(shè)計(jì)要求。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 （813）2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 　　 （814）3. 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為 （815）則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 K （816）可得ASR的比例系數(shù)為 轉(zhuǎn)速截止頻率為 （818）（1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為 （819）滿足簡化條件。5. 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容，按所用運(yùn)算放大器取R0=40k，各電阻和電容值為 取C= ，取 （811）按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為，滿足設(shè)計(jì)要求. 典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系KT阻尼比超調(diào)量0%%%%%上升時(shí)間峰值時(shí)間相角穩(wěn)定裕度截止頻率1. 確定時(shí)間常數(shù)（1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/KI。（2） 忽略反電動(dòng)勢變化對電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件 滿足近似條件。3. 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 （83）式中 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。由前述已求出電樞回路總電感。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。為了基本濾平波頭，應(yīng)有（1~2）Toi=，因此取Toi=2ms=。1. 時(shí)間常數(shù)的測定：表1 各種整流電路的失控時(shí)間（f=50Hz）整流電路形式最大失控時(shí)間平均失控時(shí)間單相半波2010單相橋式105三相半波三相橋式、六相半波1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts。2. 能夠有效地抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響。假設(shè)，它的調(diào)節(jié)過程如下：它可以保持電流特性不變，自動(dòng)限制最大電流，能有效抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響。本設(shè)計(jì)選用晶閘管的型號為KK2008額定電壓： VDRM 800V 額定電流： IT(AV) 200A門極觸發(fā)電壓：VGT V 門極觸發(fā)電流：IGT 300 mA 第八章 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)ACR：電流調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)作用：電流環(huán)由ACR和電流負(fù)反饋組成的閉環(huán)，其主要作用是穩(wěn)定電流，由于ACR為PI調(diào)節(jié)器?！?倍。選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓 和額定電流首先確定晶閘管額定電壓，晶閘管額定電壓必須大于元件在電路中實(shí)際承受的最大電壓，考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過電壓等因素，還要放寬2～3倍的安全系數(shù)，則計(jì)算公式： 對于本設(shè)計(jì)采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按1至6的順序?qū)?，在阻感?fù)載中晶閘管承受的最大電壓， 故計(jì)算的晶閘管額定電壓為 取。,且忽略變壓器一二次側(cè)之間的能量損耗，故 根據(jù)整流變壓器的特性，即 取3，所以，所以整流變壓器的容量為： 設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為整流變壓器。所以變流變壓器的平均容量為。而一次相電流有效值，所以一次側(cè)容量。實(shí)際選取為標(biāo)準(zhǔn)變壓器時(shí)可以通過改變線圈匝數(shù)來實(shí)現(xiàn)。對于本設(shè)計(jì)：為了保證電動(dòng)機(jī)負(fù)載能在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn),計(jì)算所得應(yīng)有一定的裕量,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知,公式中的控制角應(yīng)取300為宜。表示主電路中電流經(jīng)過幾個(gè)串聯(lián)晶閘管的管壓降。綜合以上因素得到的精確表達(dá)式為： 表示當(dāng)控制角時(shí)，整流電壓平均值與變壓器次級相電壓有效值之比；表示控制角為時(shí)和時(shí)整流電壓平均值之比；C是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)；為變壓器的短路電壓百分比，100千伏安以下的變壓器取，100～1000千伏安的變壓器取；為電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)。(4)平波電抗器有一定的直流電阻，當(dāng)電流流經(jīng)該電阻時(shí)就要產(chǎn)生一定的電壓降。(2)晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降，用表示。為了保證負(fù)載能正常工作，當(dāng)主電路的接線形式和負(fù)載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側(cè)的電壓只能在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化，為此必須精確計(jì)算整流變壓器次級電壓。第七章 勵(lì)磁回路元件計(jì)算和選擇 變壓器的選擇 在一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓往往不一致；此外，為了盡量減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求它們相互隔離，故通常要配用整流變壓器，這里選項(xiàng)用的變壓器的一次側(cè)繞組采用△聯(lián)接，二次側(cè)繞組采用Y聯(lián)接。熱管散熱器特別適合于這種安裝底板絕緣的大功率IGBT模塊散熱。 熱管散熱技術(shù)是當(dāng)今國際較流行的散熱方式，國內(nèi)近年來發(fā)展較快，被人們稱之為熱的“超導(dǎo)體”，已廣泛用于車輛電傳動(dòng)系統(tǒng)，熱管的主要特點(diǎn)：高效的導(dǎo)熱性，高度的等溫性，熱流密度變換能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)多樣靈活、重量輕。（2）熔斷器額定電流選擇：其額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流。③ 溶體的額定電流可按下式計(jì)算 在本設(shè)計(jì)中，選用快速熔斷器與電流互感器配合進(jìn)行三相交流電路的一次側(cè)過電流保護(hù)，： （1）熔斷器額定電壓選擇：其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。在選擇時(shí)應(yīng)注意以下問題：① 快熔的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值?？焖匍_關(guān)的動(dòng)作電流按電動(dòng)機(jī)最大過載電流整定 式中，K為電動(dòng)機(jī)最大過載倍數(shù)，；為直流電動(dòng)機(jī)的額定電流。 ② 快速開關(guān)的額定電壓≥額定整流電壓。（4）對于大容量和中等容量的設(shè)備以及經(jīng)常逆變的情況，可以用直流快速開關(guān)進(jìn)行過載或短路保護(hù)。（2）在交流側(cè)設(shè)置電流檢測裝置，利用過電壓信號去控制觸發(fā)器，使脈沖快速后移或?qū)γ}沖進(jìn)行封鎖。 過電流保護(hù)措施有下面幾種，可以根據(jù)需要選擇其中一種或數(shù)種。 壓敏電阻保護(hù)電路壓敏電阻的額定電壓的選取可按下式計(jì)算： 壓敏電阻承受的額定電壓峰值 式中為壓敏電阻的額定電壓；為電網(wǎng)電壓升高系數(shù)，～。 整流器直流側(cè)在快速開關(guān)斷開或橋臂快速熔斷等情況，也會(huì)在A、B之間產(chǎn)生過電壓，可以用非線性元?dú)饧种七^電壓，本設(shè)計(jì)壓敏電阻設(shè)計(jì)來解決過電壓時(shí)(擊穿后)，正常工作時(shí)漏電流小、損耗低，而泄放沖擊電流能力強(qiáng)，抑制過電壓能力強(qiáng)，除此之外，它對沖擊電壓反應(yīng)快，體積又比較小，故應(yīng)用廣泛。 一般 在20～25之間，在取時(shí)。 二次側(cè)過電壓壓敏電阻保護(hù)（1）壓敏電阻的額定電壓選擇可按下式： 式中，壓敏電阻的額定電壓， VYJ型壓敏電阻的額定電壓有：100V、200V、4760V、1000V等；變壓器二次側(cè)的線電壓有效值，對于星形接法的線電壓等于相電壓。因此，是一種較好的過電壓保護(hù)元件。在電路中，過流保護(hù)環(huán)節(jié)還輸出一個(gè)信號到與門的輸入端，當(dāng)出現(xiàn)過流信號時(shí)，檢測環(huán)節(jié)輸出一低電平信號到與門的輸入端，使脈沖消失，與SG3525的故障關(guān)閉功能一起構(gòu)成雙重保護(hù)。當(dāng)主電路的電流高于一定數(shù)值時(shí)，電磁繼電器的開關(guān)閉合，接通低電平，該過電流信號還送到SG3525的腳10。一般情況下IGBT開關(guān)電路的集電極不需要串聯(lián)電感，其開通損耗可以通過改善柵極驅(qū)動(dòng)條件來加以控制。所以從關(guān)斷的角度考慮，希望主電路的電感和電流下降率越小越好。 IGBT開關(guān)過程中的過電壓保護(hù) 關(guān)斷IGBT時(shí)，它的集電極電流的下降率較高，尤其是在短路故障的情況下，如不采取軟關(guān)斷措施，它的臨界電流下降率將達(dá)到數(shù)kA/μs。降柵壓后設(shè)有固定延時(shí)，故障電流在這一延時(shí)期內(nèi)被限制在一較小值，則降低了故障時(shí)器件的功耗，延長了器件抗短路的時(shí)間，而且能夠降低器件關(guān)斷時(shí)的di/dt，對器件保護(hù)十分有利。所以往往是保護(hù)電路啟動(dòng)了，器件仍然壞了。但是，軟關(guān)斷抗騷擾能力差，一旦檢測到過流信號就關(guān)斷，很容易發(fā)生誤動(dòng)作。 通常采取的保護(hù)措施有軟關(guān)斷和降柵壓2種。如飽和壓降小于2V的IGBT允許承受的短路時(shí)間小于5μs，而飽和壓降3V的IGBT允許承受的短路時(shí)間可達(dá)15μs，4～5V時(shí)可達(dá)30μs以上。