雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(參考版)
2024-08-14 10:31本頁(yè)面
【正文】 總之，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我不僅學(xué)到了以前從未接觸過(guò)的新知識(shí)，而且學(xué)會(huì)了獨(dú)立的去發(fā)現(xiàn)，面對(duì)，分析，解決新問(wèn)題的能力，不僅學(xué)到了知識(shí)，又鍛煉了自己的能力，使我受益非淺，同時(shí)感謝在設(shè)計(jì)中提供幫助的老師和同學(xué)們。具體的說(shuō)，第一，了解了調(diào)速的發(fā)展史的同時(shí)，進(jìn)一步了解了交流調(diào)速系統(tǒng)所蘊(yùn)涵的發(fā)展?jié)摿Γ莆樟诉@一方面未來(lái)的發(fā)展動(dòng)態(tài)；第二，了解了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基本組成以及其靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性；第三，基本掌握了ASR、ACR（速度、電流調(diào)節(jié)器）為了滿(mǎn)足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)在結(jié)構(gòu)上的選取，包括其參數(shù)的計(jì)算；第四，運(yùn)用MATLAB仿真系統(tǒng)對(duì)所建立的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行的仿真，與此同時(shí)，進(jìn)一步熟悉了MATLAB的相關(guān)功能，掌握了其使用方法。從以下的仿真結(jié)果可看出，所設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿(mǎn)足要求。從圖可看出，系統(tǒng)穩(wěn)定后突增負(fù)載，轉(zhuǎn)速略有下降，但很快又穩(wěn)定在給定轉(zhuǎn)速。 （4）負(fù)載變化圖64 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，低速時(shí)運(yùn)行過(guò)程圖65 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，負(fù)載變化時(shí)運(yùn)行過(guò)程將圖61中的負(fù)載給定模塊換為一個(gè)階躍函數(shù)模塊，并設(shè)置延時(shí)時(shí)間為1s，初值為10，終值為50。 （3）低速動(dòng)行過(guò)程將圖61中的負(fù)載給定設(shè)為10，轉(zhuǎn)速給定設(shè)為100，啟動(dòng)仿真，得到如圖64所示的結(jié)果。（1）空載起動(dòng) 將圖61中的負(fù)載給定設(shè)為0，轉(zhuǎn)速給定設(shè)為1000，啟動(dòng)仿真，得到如圖62所示的結(jié)果，從圖可看出，剛起動(dòng)時(shí)，電樞電流各電磁轉(zhuǎn)矩很大，并被限制在最大值，轉(zhuǎn)速上升很快，轉(zhuǎn)速超調(diào)后，電樞電流幾乎下降到0，轉(zhuǎn)速很快穩(wěn)定到給定轉(zhuǎn)速，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，電樞電流基本為0。選擇ode23tb算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為1e3（1103），然后點(diǎn)擊“OK”退出設(shè)置。 求電樞繞組和勵(lì)磁繞組的互感因?yàn)? ， 所以 電機(jī)的額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩 按以上計(jì)算出的參數(shù)，設(shè)置好電機(jī)模型。選擇雙脈沖觸發(fā)方式。、120176。圖61 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型負(fù)載 模型參數(shù)設(shè)置（1） 交流電路電源的參數(shù)設(shè)置 由于整流變壓器的二次電壓為110V，其峰值電壓為，將U相、V相、頻率設(shè)為50Hz，相位依次設(shè)為0176。電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出端其后面的環(huán)節(jié)運(yùn)算后，得到移相控制電壓，去控制整流橋的輸出電壓?？刂苹芈返闹黧w是轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器。模型由晶閘管直流電動(dòng)機(jī)組成的主回路和轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器組成的控制回路兩部分組成。本次系統(tǒng)仿真采用后一種方法。6 系統(tǒng)MATLAB仿真本次系統(tǒng)仿真采用目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，使用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法有兩種，一是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。⑧ 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量：由h=4，查得，不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)使ASR 退飽和重計(jì)算。3，3，取1。轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為：，滿(mǎn)足近似條件。⑥ 檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為。⑤ 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為：，轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益 。其結(jié)構(gòu)與電流調(diào)節(jié)器一樣。③ 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。① 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)在前面的計(jì)算中，已取，則。⑧計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻和電容取運(yùn)算放大器的3=40，有==，取220，3，3。忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響條件： ，滿(mǎn)足條件。電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益：要求時(shí)，就取，因此 于是，電流環(huán)的比類(lèi)系數(shù)為 ⑦ 校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：==。⑤ 電流反饋系數(shù)⑥電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)：。二極管3VD4VD4和電位器3RW3RW2用于正負(fù)限幅，調(diào)節(jié)3RW1或3RW2就可以改變下輸出幅值或負(fù)限幅值。其模擬電路圖如圖51所示。③ 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù) 按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。15V直流穩(wěn)壓電源原理圖5 雙閉環(huán)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和校驗(yàn)① 整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)對(duì)于三相全控橋式整流電路，可取。圖42 同步變壓器的聯(lián)接 控制電路的直流電源這里選用集成穩(wěn)壓電路CM7815和CM7915，如圖43所示。且與主電路三個(gè)相電壓、同相的三個(gè)同步電壓，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)三相同步變壓器，但考慮到同步變壓器功率很小，一般每相不超過(guò)1W，這樣小的三相變壓器很難買(mǎi)到，故可用三個(gè)單相變壓器組來(lái)代替，并聯(lián)成DY0，即可獲得與主電路二次側(cè)相電壓同相的三個(gè)電壓、。在觸發(fā)電路直流電源電壓為15V時(shí)，脈沖變壓器匝數(shù)比為2﹕1，可獲得6V左右的電壓，脈沖變壓器一次電流只要大于75mA，即可滿(mǎn)足晶閘管要求，這里選用3DG12B作為脈沖功率放大管，其極限參數(shù)，完全能滿(mǎn)足要求。KC41是將由KC04產(chǎn)生的6路單脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成6路雙脈沖信號(hào)，使觸更加可靠。的觸發(fā)脈沖，并從其第8引腳引入三相電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)6路脈沖與電網(wǎng)電壓的同步。典型應(yīng)用電路如圖41所示。4 觸發(fā)電路的設(shè)計(jì) 觸發(fā)電路的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用集成觸發(fā)電路。對(duì)于三相不可控橋式整流電路 K=，=(～2)K=(～2)=～ 圖3—2主電路圖電路可選用ZP型3A、700V的二極管。根據(jù)本電路形式查得=,所以 ==6mH （3）變壓器漏電感量變壓器漏電感量（單位為mH）可按下式計(jì)算 （316）式中 －計(jì)算系數(shù)，查表可得?。儔浩鞯亩搪繁?，一般取5～10。因此，應(yīng)在直流側(cè)串入平波電抗器，用來(lái)限制輸出電流的脈動(dòng)量。該脈動(dòng)電流可以看成一個(gè)恒定直流分量和一個(gè)交流分量組成。 （314）式中 －與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)，可由表查得；－最小負(fù)載電流，常取電動(dòng)機(jī)額定電流的5％～10％計(jì)算。其主要參數(shù)有流過(guò)電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計(jì)算主要是電感量的計(jì)算。可選用JT18型欠電流繼電器。（2）無(wú)勵(lì)磁或弱磁保護(hù) 無(wú)勵(lì)磁或弱磁保護(hù)采用欠電流繼電器實(shí)現(xiàn)，如圖31中的KA2。當(dāng)發(fā)生缺相故障或負(fù)載過(guò)載時(shí)，熱繼電器FR動(dòng)作，其常閉觸頭斷開(kāi)，KM線圈失電，KM的主觸頭斷開(kāi)整流電路的電源，從而實(shí)現(xiàn)缺相和過(guò)載保護(hù)。（1）缺相保護(hù) 缺相保護(hù)采用帶缺相保護(hù)功能的熱繼電器實(shí)現(xiàn)，如圖31中的FR。 缺相與無(wú)勵(lì)磁或弱磁保護(hù)在發(fā)生缺相故障時(shí)，會(huì)使輸出電壓降低，電流和電壓波動(dòng)增大，使電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)加大，增大了對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖激，有必要設(shè)置缺相保護(hù)電路。故可選取RW0680低壓熔斷器，熔體的額定電流選為80A（2）晶閘管串連的快速熔斷器的選擇接有電抗器的三相全控橋電路，通過(guò)晶閘管的有效值= A選取RLS150快速熔斷器，熔體額定電流150A。 如圖31中的FU1FU7?？焖偃蹟嗥鞯臄嗔鲿r(shí)間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施。=50= 選R為80Ω，1W的普通金屬膜電阻器?！Ｈ鐖D31中的1R4~1R1C4~1C9。(～2)=(～) 230=414～460V 選MY31660/5型壓敏電阻，允許偏差+10％。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成di/dt加大。允許偏差+10％（242V）。取2ΩIC=2πfCUC106=2π50160120106= APR≥（3～4）IC2R=(3～4) 2=（～）W可選取2Ω，300W的陶瓷繞線電阻。對(duì)于相電路，R和C的數(shù)值可按表31進(jìn)行換算。（1）交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)①Error! No bookmark
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