【正文】 [參考文獻][1] 朱仁初，[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994.[2] 王兆安，[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.[3] 陳伯時. 電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)[M],第三版. 北京:機械工業(yè)出版社, 2007年6月．[4] 孔凡才．晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)［M］．北京:北京科技出版社，1985．[5] 段文澤，［M］.四川：重慶大學出版社,.[6] [M].北京:機械工業(yè)出版社,.[7] 李序葆,[M].北京:機械工業(yè)出版社,1996,12.[8] [M].山東:山東科學技術(shù)出版社,.[9] [M].北京:機械工業(yè)出版社,.[10]張柳芳，[J].平頂山師專學報， 。感謝我的室友在我無助、心煩的時候鼓勵和支持，讓我克服設(shè)計道路上的困難。感謝我的指導老師聶振宇老師，在畢業(yè)設(shè)計中精心的指導我，一次又一次的對我的論文稿子進行指點。給自己不斷的充電，增值。相信通過這次的設(shè)計將在以后的工作中給我不少的啟發(fā)。不僅在理論上，知道課本的理論知識的最要性，而且也知道實踐如何運用理論，理論聯(lián)系實踐。設(shè)計研究是一個漫長的過程，要想讓它真正的使用到現(xiàn)實中，還需要不斷的改善。本設(shè)計采用PI調(diào)節(jié)器，輸出的轉(zhuǎn)速存在這超調(diào)量比較大，而且快速性也相對受到影響。而現(xiàn)實它則除了內(nèi)在不可改變的原因，還有不可避免的外在原因，外在原因可以改變但是智能改善。通過做畢業(yè)設(shè)計，也有了不少的收獲進一步了解和掌握了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)及其控制電路的一些特性，比較全面的將所學的電力電子和電力拖動方面的知識運用于設(shè)計當中，對設(shè)計中一些參數(shù)的計算也比較清析得到，整個雙閉環(huán)直流調(diào)速電路分階段地完成，從電力電子方面的設(shè)計到電力拖動方面的設(shè)計，最后MATLAB/SIMULINK的運用，是一步一步的完成和組合。運用了protel 繪制電氣原理圖及簡單電路圖，一些簡單的圖形用畫圖板和Word中的畫圖工具畫出來。在指導老師的指導下，并與有共同設(shè)計內(nèi)容的同學交流，分析、整理和研究課題，先確立了設(shè)計基本思路，遇到問題及時與指導老師溝通，在老師的指點和自己的努力，最后完成了整個設(shè)計。本設(shè)計的主要工作是設(shè)計直流調(diào)速控制器的電路，設(shè)計的電路都是模擬電路，詳細地介紹了器件的保護、電流調(diào)調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器以及晶閘管的觸發(fā)電路的設(shè)計過程，當然還有其它電路的設(shè)計，最后得到整個調(diào)速控制的電路原理圖。以上一些原因,在應用工程設(shè)計方法時應該注意的, 以減小理論設(shè)計與實際之間的差距。 （3）添了微分負反饋使得快速的達到穩(wěn)態(tài)值，超調(diào)量也減少。如: 可控硅觸發(fā)和整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K S 和失控時間 , 這些都是非線性參數(shù), 但在仿真中被近似看作常數(shù)。 設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)時將電流閉環(huán)從二階振蕩環(huán)節(jié)近似地等效為一階慣性環(huán)節(jié)等。例如: 將可控硅觸發(fā)和整流環(huán)節(jié)近似地看作一階慣性環(huán)節(jié), 設(shè)計電流環(huán)時不考慮反電勢變化的影響。另外從圖中也可以看到，系統(tǒng)是無靜差運行的，符合設(shè)計的要求。轉(zhuǎn)速達到一個穩(wěn)定值，系統(tǒng)無靜差運行，其中在5秒的時候輸入一個負載擾動量，速降達到了。 雙閉環(huán)直流電機轉(zhuǎn)速輸出仿真圖形 。通過仿真發(fā)現(xiàn)仿真的轉(zhuǎn)速超調(diào)量大于設(shè)定值，所以在仿真中通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速微分負反饋環(huán)節(jié)來抑制超調(diào)。但是通過仿真得到的轉(zhuǎn)速超調(diào)量很大，不滿足設(shè)計的估計值，原因可能是還有一些因素沒有考慮到，比如電動機的數(shù)學模型是理想化的，應該有其他的因素影響，這是設(shè)計中沒有考慮到的，而且計算得到的是近似值，通過的是工程設(shè)計方法，與實際還是有誤差的。13V。首先建立雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型，可以參考該系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)形式，： 雙閉環(huán)直流電機調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學結(jié)構(gòu)框圖。從以上分析可得出結(jié)論，帶轉(zhuǎn)速微分負反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)不僅使轉(zhuǎn)速超調(diào)大大減小，而且大大降低動態(tài)速降。 上述的超調(diào)校正選取是根據(jù)設(shè)計要求條件來選取的，即從開始選起，逐步減小并驗證動態(tài)轉(zhuǎn)速降以及調(diào)節(jié)時間，看是否滿足要求?？芍獫M足要求。設(shè)計要求動態(tài)最大超調(diào)，取轉(zhuǎn)速超調(diào)量為，則： （630）則微分電容 濾波電阻 9．再次校核動態(tài)速降，帶轉(zhuǎn)速微分負反饋時，轉(zhuǎn)速微分時間常數(shù)相對值 （631）又因為設(shè)計要求動態(tài)最大轉(zhuǎn)速降，即則。 帶轉(zhuǎn)速微分負反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器: 含有轉(zhuǎn)速微分負反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖轉(zhuǎn)速微分負反饋環(huán)節(jié)中待定的參數(shù)是和，其中轉(zhuǎn)速微分時間常數(shù)，轉(zhuǎn)速微分濾波時間常數(shù)是以選定，只要確定，就可以計算出和了。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中。8. 轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制從計算得的退飽和超調(diào)量，可知不滿足動態(tài)指標要求，因此需加轉(zhuǎn)速微分負反饋。在實際系統(tǒng)中，可定義為相對于額定轉(zhuǎn)速時的動態(tài)速降。根據(jù)式（624）計算得 （625）不能滿足設(shè)計要求。設(shè)理想空載起動時，負載系數(shù)，已知， ， 。實際上，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應該按ASR退飽和的情況重新計算超調(diào)量。（2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為 （620）滿足近似條件。按小時間常數(shù)近似處理，取 （613）2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 　　 （614）3. 計算轉(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的超前時間常數(shù)為 （615）則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 K （616）可得ASR的比例系數(shù)為 （617）式中 電動勢常數(shù)，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。 含濾波環(huán)節(jié)的PI型電流調(diào)節(jié)器6．2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計1. 確定時間常數(shù)（1）電流環(huán)等效時間常數(shù)1/KI。（3） 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 （68）滿足近似條件。4. 校驗近似條件電流環(huán)截止頻率：（1） 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 （66）滿足近似條件。3. 計算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(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 （63）式中 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。由前述已求出電樞回路總電感。按小時間常數(shù)近似處理，取。為了基本濾平波頭，應有（1~2）Toi=，因此取Toi=2ms=。三相橋式電路的平均失控時間 Ts=。在設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時候，校核轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量，如果不滿足設(shè)計要求時候，重新按照ASR退飽和的情況設(shè)計超調(diào)量。先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，然后設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。4）確定鐵心體積V無偏移繞組時 （55）式中，為脈沖電壓寬度，與電角度間的換算關(guān)系為 （56）第6章雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動態(tài)設(shè)計本章主要設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇和參數(shù)設(shè)計。（3）計算脈沖磁導率，選定鐵心材料。取變壓器的變比K=5，脈沖寬度，脈沖變壓器的磁鐵材料選擇DR320。 同步型號為鋸齒波的觸發(fā)電路，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，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都導通時，uc5 約為15V，使截止，沒有脈沖輸出，但只要中有VV6中一個截止就使得變?yōu)檎妷?，使得V7 、V8導通就有脈沖輸出。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通，6個觸發(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。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VV2導通時，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。 理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形脈沖前沿上升時間（）強脈沖寬度 強脈沖幅值（）脈沖寬度 脈沖平頂幅值（）。 （4）應有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。 （2）觸發(fā)脈沖應有足夠的幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應增大為器件最大觸發(fā)電流3～5倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達1～2A∕us?；虿捎孟喔?0176。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時刻進行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。根據(jù)快速熔斷器的要求熔斷器的額定電壓 （437） 因此，按本課題的設(shè)計要求，用于晶閘管過電流保護的快速熔斷器的額定電壓可選擇350V。晶閘管過電流保護方法中最常用的是快速熔斷器。由于半導體器件體積小、熱容量小，特別像晶閘管這類高電壓、大電流的功率器件，結(jié)溫必須受到嚴格的控制，否則將遭至徹底損壞。 本課題設(shè)計中變壓器的一次側(cè)的電流 （435）熔斷器額定電流 （436）因此，按本課題的設(shè)計要求熔斷器的額定電壓可選400V，額定電流選25A。本課題設(shè)計中變壓器的一次側(cè)的線電壓為380V，熔斷器額定電壓可選擇400V。② 熔斷器的額定電流應大于溶體的額定電流。（5） 快速熔斷器它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè)，在直流側(cè)與元件直接串聯(lián)。③ 快速開關(guān)的分斷能力直流側(cè)外部短路時穩(wěn)態(tài)短路電流平均電流平均值。直流開關(guān)的應根據(jù)下列條件選擇： ① 快速開關(guān)的額定電流額定整流電流。（3）交流側(cè)經(jīng)電流互感器接入過電流繼電器或直流側(cè)接入過電流繼電器，可以在發(fā)生過電流時動作，斷開主電路。（1）在交流進線中串接電抗器或采用漏抗較大的變壓器，這些措施可以限制短路短路電流。電容C選擇 容量為的電容。過電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電壓功率或系統(tǒng)的儲能發(fā)生了激烈的變化，使得系統(tǒng)來不及轉(zhuǎn)換，或者系統(tǒng)中原來積聚的電磁能量不能及時消散而造成的。3．晶閘管的過電壓保護晶閘管對過電壓很敏感，當正向電壓超過其斷態(tài)重復峰值值電壓一定值時，就會誤導通，引發(fā)電路故障；當外加的反向電壓超過其反向重復峰值電壓一定值時，晶閘管將會立即損壞。壓敏電阻承受的額定電壓峰值就是晶閘管控制角=300時輸出電壓 。 。 （427）因此，壓敏電阻額定電壓取650V型壓敏電阻。 （425）（3）計算壓敏電阻的最大電壓的公式為 （426）式中，壓敏