【正文】 饋信號(hào)比較后行偏差信號(hào) △ Ui=Ufi –Ug，其電流調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào) Uk 為觸發(fā)許多相電路的控制信號(hào)?？紤]到觸發(fā)裝置的控制電壓、算放大器又具有倒相作用，圖中標(biāo)出了相應(yīng)信號(hào)的實(shí)際極性。 10 S TL TS FU g nU f if L HDU kU g iU f nnf d+++ 圖 2— 1 轉(zhuǎn)速 電流 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) ST┈┈ 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 LT┈┈ 電流調(diào)節(jié)器 SF┈┈ 測(cè)速發(fā)電機(jī) LH┈┈電流互感器 Ugn, Ufn┈┈轉(zhuǎn)速給定和反饋電壓 Ugi, Ufi┈┈電流給定和反饋電壓 為了使轉(zhuǎn)速、流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的的動(dòng)、 靜 態(tài)性能。只要轉(zhuǎn)速的開環(huán)放大倍數(shù)足夠大，最后仍能靠 ST 的積分作用。這種性能會(huì) 不利于電流對(duì)轉(zhuǎn)速變化的響應(yīng)，有使靜特性變軟的趨勢(shì)。圖中速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器均為比例加積分（ PI）調(diào)節(jié)器，其輸入和輸出均設(shè)有限副電流。由于速度環(huán)包圍電流環(huán)，因此稱電流環(huán)為內(nèi)環(huán)（有成副環(huán)），稱速度環(huán)為外環(huán)（有稱主環(huán)）。 由圖可見，該系統(tǒng)有兩個(gè)反饋回路，構(gòu)成兩個(gè)閉環(huán)回路，（故稱雙閉環(huán)）。雙閉環(huán)系統(tǒng)由兩個(gè) pi 調(diào)節(jié)器組成，由單片機(jī)通過 pi 算法實(shí)現(xiàn)。 控制電路 控制電路基本由單片機(jī)，觸發(fā)電 路， a/d 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集電路以及顯示電路構(gòu)成。所以為了防止和，每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè) 30181。h；也可采用鐵心電抗器， 1 值可偏大些。 限制，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。 9 因此對(duì)晶閘管的電流上升率必須有所限制。 限制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，使降低。因此作用于晶閘的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。 1） 交流側(cè)快速熔斷器的選擇 i2= 選取 rls10 快速熔斷器，熔體額定電流 6a。 b．電流保護(hù) 快速熔斷器的斷流時(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。實(shí)用中常視需要在電路的不同部位選用不同的方法，或者在同一 部位同時(shí)用兩種不同保護(hù)方法。 a． 過電壓保護(hù) 不能從根本上消除過電壓的根源，只能設(shè)法將過電壓的幅值抑制到安全限度 之內(nèi)，這是國(guó)電壓保護(hù)的基本思想。設(shè)計(jì)晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過電壓、過電流保護(hù)措施。 ③關(guān)鍵、重大設(shè)備，電流裕量可適當(dāng)選大些。 此外，還需注意以下幾點(diǎn) : 8 ①當(dāng)周圍環(huán)境溫度超過 +40℃時(shí)，應(yīng)降低元件的額定電流值。 一 .晶閘管的額定電壓 晶閘管實(shí)際承受的最大峰值電壓 utm，乘以（ 2~3）倍的安全裕量，參照標(biāo)準(zhǔn) 電壓等級(jí)，即可確定晶閘管的額定電壓 utn，即 utn=（ 2~3） utm[3]整流電路 形 式為三相全控橋。 晶閘管元件的選擇 整流電路采用晶閘管全控橋電路。 工業(yè)供電電壓為 ac380v，而電動(dòng)機(jī)的額定電壓為 230v，所以必須通過降壓變壓器對(duì)其降壓，使之達(dá)到系統(tǒng)要求。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過程中表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。得到過電流的自動(dòng)保護(hù)。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在起動(dòng)過程中 7 只有電流負(fù)反饋， 而它和轉(zhuǎn)速反饋不同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋， 不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇 若采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和 PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雖然可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，不過當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求高，例如要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速度降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)難以滿足要求，因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照 需要來控制動(dòng)態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩，在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中， 只有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但 它只是在超過臨界電流值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形，當(dāng)電流從最大值降低下來以后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減少，因而加速過程必然拖長(zhǎng)。 系統(tǒng)的工作原理：在此單片機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)中，速度給定、速度反饋和電流反饋信號(hào)是通過模擬光電隔離器、 a/d 轉(zhuǎn) 換器送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按照已定的控制算法計(jì)算產(chǎn)生雙脈沖，經(jīng)并行口、數(shù)字光電隔離器、功率放大器送到晶閘管的控制級(jí)，以控制晶閘管輸出整流電壓的大小，平穩(wěn)的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度。電機(jī)轉(zhuǎn)速通過光電脈沖轉(zhuǎn)換器的計(jì)數(shù)，再直接連到單片機(jī)。 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 全面比較單閉環(huán)和雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，把握系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的功能，選擇最適合設(shè)計(jì)要求的虛擬控制電路。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。并且晶閘管可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應(yīng)快、體積小、重量輕 、投資省?？紤]使用電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交直流器供電方案。 在 vm系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動(dòng)觸發(fā)裝置 gt 輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時(shí)電壓 ud。受器件各量限制，適用于中、小功率系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 gt 的控制電壓來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變 ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。 電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇 變電壓調(diào)速 是直流調(diào)速系統(tǒng)的用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需要的可控電源通常有 3 種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波 器和脈寬調(diào)制變壓器。根據(jù)電機(jī)的型號(hào)及參數(shù)選擇最優(yōu)方案，以確保系統(tǒng)能夠正常，穩(wěn)定地運(yùn)行。系統(tǒng)用臺(tái)單片機(jī)及外部擴(kuò)展設(shè)備代替原模擬系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器、鎖零單元和電流自 適應(yīng)調(diào)節(jié)器等，從而使直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。 由此，數(shù)字化將在未來的調(diào)速設(shè)備中得到大量應(yīng)用?？蓪?shí)現(xiàn)，包括工藝參數(shù)在內(nèi)的多元閉環(huán)控制。 9）調(diào)試即投 產(chǎn)靈活方便，易于設(shè)計(jì)和修改設(shè)計(jì)。 7）設(shè)定值量化程度高，且狀態(tài)重復(fù)率好。 5）參數(shù)實(shí)現(xiàn)軟件化，無漂移影響。 3）調(diào)速范圍寬。 數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)與模擬調(diào)速系統(tǒng)相對(duì)比，技術(shù)性能有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）靜態(tài)精度高且能長(zhǎng)期保持。國(guó)外一些電氣公司都有成系列的與模擬調(diào)整系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的全數(shù)字交、直流調(diào)速裝置產(chǎn)品可供選用，新開發(fā) 的調(diào) 4 速系統(tǒng)幾乎全是數(shù)字式的。 在數(shù)字化系統(tǒng)中，除具有常規(guī)的調(diào) 速功能外，還具有故障報(bào)警，診斷及顯示等功能，同時(shí)，數(shù)字系統(tǒng)通常具有較強(qiáng)的通信能力，通過選配適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌谀０?，可方便地?shí)現(xiàn)主站（如上一級(jí) PLC 或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）和從站（單機(jī)交，直流傳動(dòng)控制裝置）間的數(shù)字通信，組成分級(jí)多機(jī)的自動(dòng)化系統(tǒng)。 課題的實(shí)際意義 隨著微電子技術(shù)，微處理機(jī)以及計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，使調(diào)速控制的各種功能幾乎均可通過微處理機(jī)，借助軟件來實(shí)現(xiàn)。 此次課題設(shè)計(jì)一個(gè)直流調(diào)速系統(tǒng)，包括主電路和控制回路。從而致使系統(tǒng)的運(yùn)行特性也隨之變化，故系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證，甚至出現(xiàn)事故。廣泛的應(yīng)用于軋鋼機(jī)、冶金、印刷、金屬切削機(jī)床等許多領(lǐng)域的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。給定積分器發(fā)展到以微處理器芯片為核心的交，直流通用的數(shù)字量控制模塊；系統(tǒng)的控制方式從手動(dòng)操作的開關(guān)控制發(fā)展到閉環(huán)多參量控制；電氣傳動(dòng)以單純的 調(diào)速系統(tǒng)擴(kuò)展為實(shí)現(xiàn)位置，速度，加速度控制的運(yùn)動(dòng)控制中的重要分支。 隨著電機(jī)，感器，控制器件，變流技術(shù)和控制理論的發(fā)展，電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展。 電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)通常由電動(dòng)機(jī)，控制裝置和信息裝置三部分組成。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能自動(dòng)的校正與給定轉(zhuǎn)速的偏差，不受負(fù)載及電網(wǎng)電壓波動(dòng)等外界擾動(dòng)的影響，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速始終與給定轉(zhuǎn)速保持一致的調(diào)速系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能自動(dòng)校正與給定轉(zhuǎn)速的偏差的調(diào)速系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。從機(jī)械特性上看，就是通過改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，從而改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和 工作特性機(jī)械特性的交點(diǎn)，使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。 關(guān)鍵詞： 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，直流電機(jī)，直流調(diào)速裝置，調(diào)節(jié)器 。做好各個(gè)環(huán)節(jié)之后，通過電子技術(shù)，微處理機(jī)以及計(jì)算機(jī)軟件使調(diào)節(jié)控制的各種功能通過微處理機(jī)借助軟件來實(shí)現(xiàn)。將 SITOR 并連在緊湊型整流器上，額定電流可達(dá) 3600A，最大勵(lì)磁電流可達(dá)到30A。系統(tǒng)為無靜差，穩(wěn)態(tài)誤差小，一般來講，大多數(shù)能滿足生產(chǎn)上的要求。交流側(cè)電流通過電流互感器的作用，經(jīng)采樣，a/d 轉(zhuǎn)換連到單片機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際，選擇轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 在實(shí)際應(yīng)用中，全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)有模擬調(diào)速系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)更先進(jìn)，操作方便。 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià) 評(píng)語(yǔ) 評(píng)分 簽名： 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)價(jià) 評(píng)語(yǔ) 評(píng)分 簽名： 年 月 日 答辯小組評(píng)價(jià) 評(píng)語(yǔ) 評(píng)分 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日 畢業(yè)實(shí)踐評(píng)審組審核 經(jīng)綜合考核該學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐成績(jī)?cè)u(píng)定為 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... 1 第一章 緒 論 ................................................................................................................................ 2 直流調(diào)速系統(tǒng)概述 .............................................................................................................. 2 課題背景與研究目標(biāo) ........................................................................................................... 2 課題的實(shí)際意義 .................................................................................................................. 3 第二章 系統(tǒng)方案選擇 ...................................................................................................................... 5 調(diào)速方案的選擇 .............................................................................................................