【正文】 參考文獻(xiàn) [1] 阮毅，陳伯時(shí) . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) —— 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) .機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx(04)：9114 [2] 周淵深，陳濤等 . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) . 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx(01)： 652 [3] 浣喜明，姚為正 . 電力電子技術(shù) . 高等教育出版社， 20xx(02): 117120 [4] 賀益康，潘再平 . 電力電子技術(shù) . 科學(xué)出版社， 20xx(02):106125 [5] 張金男 . 基于 PLC 控制技術(shù)的大功率直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) . 中國知網(wǎng)，碩士學(xué)位論文，大連：大連海事大學(xué)， [6] 顧繩谷 . 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) . 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx(04): 109115 。 所以，按照上述參數(shù)，轉(zhuǎn)速環(huán)滿足動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)指標(biāo) 的 要求和近似條件。 ② 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為onI ssTK ???? ?? 11 3 53131，滿足條件。 于 是， ASR的比例系數(shù)為 2) ASR 的 電路 實(shí)現(xiàn) 圖 ACR電路 含給定濾波和反饋濾波的 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖 所示，圖中 ?nU 為轉(zhuǎn)速給定電壓， n?? 為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出時(shí)電流調(diào)節(jié)器的給定電壓?iU 。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 %10?n? ，跟隨和抗干擾性能都較好的原則，取 5?h ，則 ASR的超前時(shí)間常數(shù)為 sshT nn 0 8 1 7 ???? ?? 。 圖 轉(zhuǎn)速環(huán)最終簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 1) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為 2 iT? = 轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) onT ， 根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)波紋情況，取 sTon ? 。 實(shí)際系統(tǒng)的 ASR 飽和特性會(huì)抑制典型 II型系統(tǒng)的階躍響應(yīng)超調(diào)量大的問題。 因此，按照上述參數(shù)，電流環(huán)滿足動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)指標(biāo) %5?i? 的 要求和近似條件。 ② 忽 略 反 電 動(dòng) 勢(shì) 變 化 對(duì) 電 流 環(huán) 動(dòng) 態(tài) 影 響 的 近似 條件， 課程設(shè)計(jì)說明書 32 , 條件滿足。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的要求 電流超調(diào)量 %5?i? ，查表可取 ,KIT= 課程設(shè)計(jì)說明書 31 則電流環(huán)開環(huán)放大系數(shù)為： 于是， ACR的 參數(shù) 為 ： 2) ACR 的 電路 實(shí)現(xiàn) 圖 ACR電路 含給定濾波和反饋濾波的模擬式 PI調(diào)節(jié)器原理圖如圖 所示，圖中 ?iU 為電流給定電壓， dI?? 為電流負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是電力電子變換器的控制電壓 cU 。 主電路總電感 L=， R= 電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)。 電 流 環(huán) 小 時(shí) 間 常 數(shù) 之 和 iT? 。將電流環(huán)按工程設(shè)計(jì)方法變換和簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后最終的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 課程設(shè)計(jì)說明書 29 圖 ASR、 ACR 電路原理圖 調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)計(jì)算 1) 電流反饋系數(shù)?的計(jì)算 設(shè)：速度調(diào)節(jié)器的限幅值 Uim*為 V10?； 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)電流為 Ndm II 2?，即為 208A。由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電動(dòng)機(jī)的換向紋波，因此也需要濾波，其時(shí)間常數(shù)用 Ton 表示。因?yàn)殡娏鳈z測(cè)信號(hào)中常含有交流成分，需加低通濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù) Toi 按需要而定。 圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖 所示 為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 課程設(shè)計(jì)說明書 28 ASR、 ACR 的設(shè)計(jì)和工程計(jì)算 ASR、 ACR 的設(shè)計(jì) 按照工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)時(shí)，先從電流環(huán)開始，對(duì)其進(jìn)行變換和簡(jiǎn)化，然后根據(jù)電流環(huán)控制的要求，選擇 ACR 的類型并計(jì)算其參數(shù)。 圖 交流信號(hào)檢測(cè)電路 如圖 所示采用交流互感器檢測(cè)主電路的電流，三相分別用三個(gè)交流互感器；取樣電阻使用阻值很小的標(biāo)準(zhǔn)電阻串接在被測(cè)電路中，將被測(cè)電流轉(zhuǎn)換成被測(cè)電壓；電流反饋信號(hào)整流為三相橋式電路，因此電流反饋信號(hào)波形與主回路波形具有相同的重復(fù)頻率，無需很大的濾波環(huán)節(jié)來濾平反饋信號(hào)。 圖 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與普通直流發(fā)電機(jī)相同，檢測(cè)電路如圖 所示，通過調(diào)節(jié)取樣電阻，可以調(diào)節(jié)速度反饋系數(shù) α 。測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的是轉(zhuǎn)速的模擬信號(hào)；旋轉(zhuǎn)編碼器則為數(shù)字測(cè)速裝置。本系統(tǒng)采用直接檢測(cè)。 通過調(diào)節(jié)電位器 R3 可手動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)給定轉(zhuǎn)速。當(dāng)系統(tǒng)起動(dòng)后， K1 常開觸點(diǎn)閉合， R10 和 R11 并聯(lián)，這時(shí)放大器 1 的輸出較小，起動(dòng)加速度也比較低。 放大器 2 為一個(gè)積分調(diào)節(jié)器，輸出經(jīng)過 R7反饋到放大器 1 的輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋。 [5] 課程設(shè)計(jì)說明書 26 圖 給定積分電路原理圖 給定積分器的電路圖如圖 所示，放大器 1 為由正相輸入的開環(huán)放大器，因此只要有一個(gè)很小的信號(hào)電壓，放大器 1 就迅速飽和。 [3] 圖 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 如圖 所示，觸發(fā)電路采用 3 個(gè) KJ004 集成塊和一個(gè) KJ041 集成塊，可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行放大。 4 控制電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算 觸發(fā)電路的選擇 觸發(fā)電路的種類 很多，常用的有單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步觸發(fā)電路、鋸齒波同步觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字式觸發(fā)電路等。在容量較小系統(tǒng)中，也可把接晶閘管的導(dǎo)線繞上一定圈數(shù)，或在導(dǎo)線上套上一個(gè)或幾個(gè)磁環(huán)來代替橋臂電抗器。 限制 didt ，除在阻容保護(hù)中選擇合適的電阻外，也可采用與限制相同的措施，即在每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)電感。因此對(duì)晶閘管的電流上升率 didt 必須有所限制。 限制 dudt 過大可在電源輸入端串聯(lián)電感和在晶閘管每個(gè)橋臂上串聯(lián)電感，利用電感的濾波特性，使 dudt 降低。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。 因此，選擇快速熔斷器 熔體額定電流 在 90A，額定電壓在 280V 左右。如圖 ，將快速熔斷器安裝在交流側(cè)，對(duì)交流側(cè)、直流側(cè)均可起到過電流保護(hù)的作用。這是為了避免過電壓通過導(dǎo)通的晶閘管，依舊采用阻容保護(hù)。串聯(lián)的電阻可以消耗部分能量，并可抑制 LC 回路的振蕩。由于電容兩端的電壓不能突變，可以限制變壓器次級(jí)的電壓變化率，因而限制了瞬時(shí)電壓上升的水平。正確的保護(hù)是晶閘管裝置能否正常可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。 保護(hù) 電路的設(shè)計(jì) 晶閘管有換相方便，無噪音的優(yōu)點(diǎn)。 課程設(shè)計(jì)說明書 22 可得： 3） 電動(dòng)機(jī)電感量 DL 電動(dòng)機(jī)的電感 DL 可按下式計(jì)算： 3( 1 0 ) /( 2 ) m HD D N N NL K U P n I? ? ? ? ? （ ） 式中： NU 、 NI 、 Nn — 直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓、電流與轉(zhuǎn)速， UN=440V， I=104A，nN =1000r/min； P — 電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)， P=5； 由此可得： 3( 10 ) /( 2 )D D N N NL K U P n I? ? ? ? ? ≈ 4） 變壓器的漏感 BL 變壓器的漏感 BL 可按下式計(jì)算： 2( ) m H B B sh dL K U U I? ? ? （ ） 式中： BK — 計(jì)算系數(shù)，三相橋式整流電路 ? ； shU — 變壓器短路電壓比，一般取 ? 。 1） 維持輸出電流連續(xù)的臨界電感量 1L [2] 121mindKUL I? （ ） 式中， K1— 與整流電路有關(guān)的計(jì)算系數(shù)，三相全控橋式 K1=； 2U — 變壓器二次側(cè)相電壓， U2=279V mindI — 電路所需的最低電流，一般為 5% 10% dI ，在此取 5% 。 電抗器參數(shù)的計(jì)算 為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。 所 以 ， 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 要 求 取 min 30? ? ， 1VU?? ， 2n? ， 221NII? ， ? , ? , ? ,代入式 得： 電壓比 K=U1/U2=380/279≈ 2) 一次側(cè)電流 1I 和二次側(cè)相電流 2I 的計(jì)算 在可控硅整流電路中，交流側(cè)電流有效值 1I 與直流側(cè)整流電流 dI 之間，存在著固定的比例關(guān)系，即 1 IdI KI? ；其中比例系數(shù) IK 因整流電路而異，例如三相橋式整流電路帶大電感負(fù)載變壓器二次電流有效值 2I 為： 課程設(shè)計(jì)說明書 20 222 1 2 2 2( ) 0 . 8 1 62 3 3 3d d d dI I I I I??? ??? ? ? ? ? ? ????? （ ） 由式 此可得： 1 ? , 2 ? ； dI 取電動(dòng)機(jī)額定電流 104A，考慮變壓器勵(lì)磁電流和變比 K ，得： 3) 變壓器容量的計(jì)算 一次側(cè)的容量為： S1=3U1I1 () 二次側(cè)的容量為： S2=3U2I2 （ ） 變壓器平均容量：121 ()2S S S?? （ ） 式中， U1=380V， U2=279V， I1=， I2=85A； S1=3U1I1= S2=3U2I2= 121 ()2S S S??= 從上述數(shù)據(jù)可得變壓器參數(shù)如下表 所示： 表 變壓器參數(shù) 相數(shù) 接線 容量 一次側(cè)電壓 一次側(cè)電流 二次側(cè)電壓 二次側(cè)電流 3 Δ /Y 380 V 279V 85A 晶閘管元件的計(jì)算 1) 晶閘管的額定電壓