【正文】 ） ? ? VUU mT 1 8 0 0~1 2 0 03~2 ?? （ ） 故：根據(jù)以上計(jì)算可以選擇整流二極管的型號(hào)為： R1800 個(gè)整流二極管 3~負(fù)載VT1VT3VT5VT4VT6VT2 三相交流電壓VT1VTVT546E+ 圖 整流裝置原理圖 圖 三相全控有源逆變電路 （ 2）逆變裝置 如圖 是三相全控有源逆變電路，提供一個(gè)可調(diào)的直流電壓作為調(diào)速所需的附加電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差 功率功率經(jīng)逆變變壓器回饋回電網(wǎng)。 轉(zhuǎn)子整流器用的硅整流二極管，是在低頻率、大電流下工作，所承受的電壓與調(diào)速范圍有關(guān)，這就是整流二極管的工作特點(diǎn)。 45615001 m i n1m a x ????? n nnS （ ） 逆變變壓器二次側(cè)線電壓： VVUSU nnT 42430c os os 0m i n2m a x2 ???? ? （ ） 又因?yàn)椋?AII nT 10922 ?? 逆變變壓器計(jì)算容量為： kwkwIUS TTnT 822 ?????? ? （ ） 逆變變壓器一次側(cè)電流： AUSInTT 1223803800 48311 ???? （ ） ?????? 22TTnTn IUr （ ） ????? 因此 ?R 修正為： ???????????? )( ??R （ ） m i n/ a x rRIUn dmd ??????? ? （ ） 符合前面所取的 maxn 的值。 逆變變壓器的參數(shù)計(jì)算與選擇 在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中，常在晶閘管整流裝置的交流側(cè)設(shè)置逆變變壓器。(110 ????????????? rVnIXrUC dmMde ??() 最大轉(zhuǎn)速： m i n/ a x rC RIUn e dmd ??????? ? () 則 m i n/45 631 m a xm i n rnn ?? () 轉(zhuǎn)速降低系數(shù) 45 71 36 7m a x ??? nn nnK () 功率降低系數(shù) ????? nMP KKK () 校驗(yàn) kwKWKPPL 75 ??? () 故所選電動(dòng)機(jī)合適。3 2221222 ??????????? () 得 )39。39。211MKrr 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩： mNn PT nnn ????? 5901457 9095659565 () 折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗： ? ???????????? ???????? ???????????????? 23/38021023/2222221211MnMnM KrrT PUX ?）（ () 2）逆變變壓器參數(shù)初步計(jì)算 逆變變壓器二次側(cè)線電壓： VUU nT o s 524)311(c o s3110m i n22 ?????? ?）（ () 逆變變壓器折算至直流側(cè)電抗（取 %5%?KU ） ??????? %22nTKT IUUX () 折算至直流側(cè)等效電阻： ?????? 22nTT IUr () 3）平波電抗器直流電阻 ?????? 22nnd IUr () 4）在串級(jí)調(diào)速狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的額定轉(zhuǎn)矩： 當(dāng) S=1 時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子折算到直流側(cè)的等效電阻為 139。 本系統(tǒng)主電路元器件參數(shù)計(jì)算及型號(hào)選擇 異步電動(dòng)機(jī)的選擇 （ 1）電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選定 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)所給數(shù)據(jù)，最大負(fù)載功率 KWPL 72? ，由于一般最大負(fù) 載功率為額定功率的 75%左右，即 KWPP LN ?? 因此在查電動(dòng)機(jī)型號(hào)時(shí)我選擇了YR250M4 電動(dòng)機(jī)，采用 Y/? 接法。在加速過程中， S 減小，電流 Id 及整流電壓隨之減小直至達(dá)到新的平衡，電動(dòng)機(jī)仍進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)以較高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。根據(jù)公式 和 ，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，可以認(rèn)為 Id 近似為恒值。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中選擇電氣串級(jí)調(diào)速更適合。 M3 ~M3 ~ 圖 機(jī)械串級(jí)調(diào)速原理圖 串級(jí)調(diào)速方案選擇 綜合上述論述的兩種調(diào)速方式，電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，其輸出的機(jī)械功率和轉(zhuǎn)速成正比，能夠靠調(diào)節(jié)逆變角 β實(shí)現(xiàn)平滑無級(jí)調(diào)速，節(jié)能方面，電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)能把異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率饋給交流電網(wǎng)，從而使扣除裝置損耗后的 轉(zhuǎn)差功率得到有效的利用，大大提高了調(diào)速系統(tǒng)的效率。所以這種機(jī)械串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)屬于恒功率調(diào)速，其特點(diǎn)是系統(tǒng)在低速時(shí)能夠產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩輸出，因而適用于一些需要低速大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)的場(chǎng)合。 雙閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 從功率傳遞角度看，如果忽略調(diào)速系統(tǒng)中所有的電氣與機(jī)械損耗，認(rèn)為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率全部為直流電動(dòng)機(jī)所接受，并以 PMD 的形式從軸上輸出給負(fù)載。這里直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)就相當(dāng)于直流附加電動(dòng)勢(shì)，通過調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流 If 可以改變其電動(dòng)勢(shì)，從而調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 圖 電氣串級(jí)調(diào)速方式原理圖 機(jī)械串級(jí)調(diào)速 圖 是機(jī)械串級(jí)調(diào)速原理圖。同理，減小 β值可以使電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。若增大逆變角 β，則逆變電壓減小，但電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速因存在機(jī)械慣性尚未變化，所以，整流電壓仍維持原值，因而直流回路電流 Id 及轉(zhuǎn)子電流 I2 相應(yīng)增大，使電機(jī)加速。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 串級(jí)調(diào)速方案論證 電氣串級(jí)調(diào)速 圖 為電氣串級(jí)調(diào)速方式原理圖。同理，減小 ? 值可以使電機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。為此可在整流轉(zhuǎn)子的直流回路中寫出以下的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式： RIUU did ?? （ ） RIUKsEK dT ?? ?c o s22201 （ ） 式中： 1K 2K 與兩個(gè)整流裝置的電壓整流系數(shù) iU 逆變器輸出電壓 TU2 逆變變壓器的次級(jí)相電壓 ? 晶閘管逆變角 R 轉(zhuǎn)子直流回路的電阻 當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，可以近似認(rèn)為 dI 為恒值。工作在逆變狀態(tài)的三相可控裝置 UR 除提供一可調(diào)的直流輸出電壓 iU 作為調(diào)速所需的附加電動(dòng)勢(shì)外，還可將經(jīng) UR 整流后輸出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率逆變回饋到交流電網(wǎng)中。 本次設(shè)計(jì)指標(biāo)： (1)生產(chǎn)機(jī)械為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最大負(fù)載功率 PL=72KW； (2)調(diào)速范圍 D=3:1； (3)低速時(shí)靜差率 S=； (4)要求電流超調(diào)量小，轉(zhuǎn)速抗擾性能及跟隨性能好 。本設(shè)計(jì)的目的在于讓學(xué)生通過對(duì)雙閉環(huán)控制的異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)和掌握異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速的設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì) 步驟和方法，具有初步的工程設(shè)計(jì)能力。隨著我國(guó)改革開放不斷深入和國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)家大量撥款加速建設(shè)，現(xiàn)在已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，有部分項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化階段，相信在不久的將來我國(guó)在雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)方面一定會(huì)趕上或進(jìn)一步縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。到目前為止全國(guó)已有四到五家知名的內(nèi)饋串級(jí)調(diào)速裝置的生產(chǎn)廠家。 90 年代中期以后，有一家公司又推出斬波式內(nèi)饋串調(diào)。 20 世紀(jì) 60 年代末期，我國(guó)的一些單位開始進(jìn)行晶閘管串級(jí)調(diào)速的試驗(yàn)， 70年代后期，西安整流器廠首先推出了系列產(chǎn)品，以后其他廠家也相繼推出。 60 年代中期， 和 就提出了一種將繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率進(jìn)行整流，然后經(jīng)過晶閘管逆變器將整流后的轉(zhuǎn)差功率逆變?yōu)殡娋W(wǎng)頻率的交流功率，并將其反饋到電動(dòng)機(jī)的定子輔助繞組中的晶閘管串級(jí)方案，稱為 “定子反饋 ”方案，而把通過變壓器（逆變變壓器）將轉(zhuǎn)差功率反饋到電網(wǎng)（常規(guī)的晶閘管串級(jí)）稱為 “電網(wǎng)反饋 ”方案。 First of all, according to the design requirements to determine the structure of control scheme and the main circuit. In the determination of the main circuit and the closed loop system. Focus is on the circuit element parameters calculation and device type selection. Including rectifier transformer, rectifier devices, flat wave reactor, protection circuit and the current and speed regulator parameter calculation, so as to achieve the design requirements. Mapped the plete double closed loop control of asynchronous motor cascade speed regulation system, the main wiring diagram, control circuit diagram, the modeling and Simulation of MATLAB proved that the system meets the design requirements and plete and has good disturbance rejection properties and tracking performance, small overshoot. Keywords: the main circuit； cascade control； Speed range； slip ratio. III 目錄 摘要 ................................................................................................................................. I Abstract ..........................................................................................................................II 1 緒論 ............................................................................................................................. 1 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r ............................................................................. 1 本次設(shè)計(jì)的目的 ............................................................................................. 1 2 本系統(tǒng)串級(jí)調(diào)速方案的比較和選擇 ......................................................................... 3 串級(jí)調(diào)速原理 .................................................................................................. 3