【正文】 ........................................................................ 6 =β配合控制的有環(huán)流 V— M 可逆調(diào)速系統(tǒng) ................................................ 7 第 3 章 主回路設(shè)計 ................................................................................................ 13 主回路參數(shù)計算及元器件選擇（一） ......................................................... 13 整流變壓器的參數(shù)計算 ..................................................................... 13 . 整流元件晶閘管的選型 ................................................................... 14 電抗器的設(shè)計 ................................................................................... 15 主回路參數(shù)計算及元器件選 擇（二） .......................................................... 15 過電壓保護 ....................................................................................... 15 過電流保護 ....................................................................................... 18 觸發(fā)回路設(shè)計 ............................................................................................. 19 勵磁回路設(shè)計 ............................................................................................. 21 第 4 章 控制回路設(shè)計 ........................................................................................... 23 電流環(huán)設(shè)計 ............................................................................................... 23 轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計 ................................................................................................ 27 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計 .......................................................................... 27 轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制 —— 轉(zhuǎn)速微分負反饋 ............................................... 31 反饋回路設(shè)計 ............................................................................................. 33 電流反饋 ......................................................................................... 33 轉(zhuǎn)速反 饋設(shè)計 ................................................................................... 34 第 5 章 輔助回路設(shè)計 ............................................................................................. 35 限幅電路 .................................................................................................... 35 反相器 ....................................................................................................... 36 直流穩(wěn)壓電源 ............................................................................................. 37 給定電路 .................................................................................................... 38 操作回路 ................................................................................................... 39 設(shè)計感想 ................................................................................................................ 40 致謝 ....................................................................................................................... 41 參考文獻 ................................................................................................................ 42 3 第 1 章 設(shè)計要求 設(shè)計題目： 采用 α =β配合控制的 有環(huán)流 V— M 可逆 調(diào)速系統(tǒng) 設(shè)計 設(shè)計要求： 動態(tài)性能指標：電流環(huán)超調(diào)量 %5?i?； 空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速超調(diào)量 %10?n?。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱做外環(huán)。接著 控制 電路的設(shè)計 包括電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計以及反饋回路（電流反饋、轉(zhuǎn)速反饋）的設(shè)計。本文首先確定整個設(shè)計的方案和框圖。基于設(shè)計題目，直流電動機調(diào)速控制器選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路。 1 摘要 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)晶閘管的特性，通過調(diào)節(jié)控制角α大小來調(diào)節(jié)電壓。在設(shè)計中調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用了三相全控橋整流電路來供電。然后確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)計包括觸發(fā)電路 和勵磁回路 的設(shè)計，同時對其參數(shù)的計算，包括整流變壓器、晶閘管、電抗器和保護電路的參數(shù)計算。 為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行嵌套聯(lián)接。先確定其結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計各元部件，并對其參數(shù)的計算，包括給定電壓、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、檢測電路、觸發(fā)電路和穩(wěn)壓電路的參數(shù)計算 ,最后畫出了調(diào)速控制電路電氣原理圖。 參數(shù)： 第三組： 直流電動機 型號 Z2101 額定容量（ KW） 額定電壓（ V) 220 額定電流（ A) 最大電流（ A) 額定轉(zhuǎn)速（ rmp) 1500 額定勵磁 電壓 220V )(22 mKgGD ? 電動機電樞電阻)(?aR 電動機電樞電感)mHL 其它參數(shù) 名稱 數(shù)值 整流側(cè)內(nèi)阻)(?nR 整流變壓器漏感)(mHLT 電抗器直流電阻)H 電抗器電感)( 4 概述 晶閘管 電動機直流調(diào)速 系統(tǒng)簡介 20 世紀 50 年代末，晶閘管（大功率半導(dǎo)體器件）變流裝置的出現(xiàn)，使變流技術(shù)產(chǎn)生了根本性的變革，開始進入晶閘管時代。這種系統(tǒng)已成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。圖中 V 是晶閘管變流裝置，可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT 的控制電壓 Uc 來移動觸發(fā)脈沖的相位，以改變整流電壓 Ud，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。 MG TU cLV T~~Ud 圖 晶閘管 電動機直流調(diào)速系統(tǒng)（ VM系統(tǒng)） 但是，晶閘管還存在以下問題： （ 1）由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕o系統(tǒng)的可逆運行造成困難； （ 2） 由于晶閘管元件的過載能力小，不僅要限制過電流和反向過電壓，而且還要限制電壓變化率（ du/dt）和電流變化率 (di/dt)，因此必須有可靠的保護裝置和符合要求的散熱條件； （ 3） 當系統(tǒng)處于深調(diào)速狀態(tài)，即在較低速下運行時，晶閘管的導(dǎo)通角小，使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，對電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響； 5 （ 4） 由于整流電路的脈波數(shù)比直流電動機每對極下的換向片數(shù)要小得多，因此， VM系統(tǒng)的電流脈動很嚴重。 較大功率的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用晶閘 管 電動機系統(tǒng)。 采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆 VM系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時出現(xiàn)，便會產(chǎn)生不流過負載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流 。 本 設(shè)計 主要 任務(wù) 1． α =β 配合控制的有環(huán)流 VM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的研究 2．調(diào)速系統(tǒng)主電路參數(shù)計算及元件 的確定（包括有 整流 變壓器、晶閘管、平波電抗器 以及各保護電路 等）。 4． 輔助電路設(shè)計（限幅電路、反向器、直流穩(wěn)壓電源、給定以及操作回路）。 6 第 2 章 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)過程。 a) 帶電流截止負反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) b) 理想的快速起動過程 圖 21 調(diào)速系統(tǒng)啟動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形 為實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別作用，直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器 , 即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 (ASR)和電流調(diào)節(jié)器 (ACR), 分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流 , 即分別引入 轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反饋。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出限幅電壓 *imU 決定了電流給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸出限幅電壓 cmU 限制了電力電子變換器的最大輸出電壓 dmU 。 如圖 22 所示： n Id n Idl t 0 Idl 7 U n *R b a lR b a lU P EMG TT GT AiR iCdUoRoR* iU iUoRoR nR nC1RP nU圖 22 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖 圖中 U*n、 Un— 轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓 U*i、 Ui— 電流給定電壓和電流反饋電壓 ASR— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR— 電流調(diào)節(jié)器 TG— 測速發(fā)電機 TA— 電流互感器 UPE— 電力電子變換器 nA S RA C RRE??1eCdIiU cU dRI* iU* nU n doUsK 圖 23 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 α — 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。 兩組晶閘管裝置組成的電樞可逆線路，具有切換速度快、控制靈活等優(yōu)點，其經(jīng)濟性與用晶閘管開關(guān)切換的可逆線路差不多，因此成為可逆調(diào)速系統(tǒng)的主要形式，在要求頻繁啟動、制動和 快速正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械上得到了廣泛的應(yīng)用。 ~~ML dL c 1L c 2L c 3L c 4V RV F環(huán) 流 圖 25 反并聯(lián) VM系統(tǒng)中的環(huán)流 9 危害：一般地說，這樣的環(huán)流對負載無益，徒然加重晶閘管和變壓器的負擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時會導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)該予以抑制或消除。 在不同情況下，會出現(xiàn)下列不同性質(zhì)的環(huán)流： （ 1）靜態(tài)環(huán)流 —