【正文】 nnn SUr 定轉(zhuǎn)子繞組的變比 kM = 21 ???EUnn 折算到 轉(zhuǎn)子側(cè)的定子電阻 r39。 控制電機(jī)型號(hào) JRNT15124 最高 /最低 轉(zhuǎn)速 1480/690r/min 額定功率 45kW 效率 95% 定子電壓 /電流 380V/ 功率因數(shù) 轉(zhuǎn)子電壓 /電流 340V/81A 控制裝置型號(hào) JC4800A/800V 表 11 繞線式異步電動(dòng)機(jī) 由于調(diào)速范圍小，且對(duì)動(dòng)、靜態(tài)性能有一定性能要求，選用晶閘管串級(jí)調(diào)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)比較合適。 從產(chǎn)品手冊(cè)中選擇的電動(dòng)機(jī)容量 P ≥ DP 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速電機(jī)及其控制裝置技術(shù)手冊(cè)提供的有關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)而 成。 考慮到異步電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩的降低，功率因數(shù)的降低和轉(zhuǎn)子損耗增大等因素，不論對(duì)于新設(shè)計(jì)的或是改造的都應(yīng)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行重新選擇的計(jì)算，串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的容量 P 計(jì)算如下： Di PKP ?? 式中 ， iK —— 串級(jí)調(diào)速系數(shù)，一般取 左右。另外為了減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求能夠隔離，所以通常要配用整流變壓器。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。而且工作可靠，能 耗小，效率高。因三相橋式全控整流電壓的脈 動(dòng)頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。 由于要求直流電壓脈動(dòng)較小，故采用三相整流電路。根據(jù)本此設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和特點(diǎn)選 VM系統(tǒng)。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用 PWM，用恒定直流或不可控整流電源供電，利用直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器產(chǎn)生可變的平均電壓。用靜止的可控整流器，例如，晶閘管可控整流器，以獲得可調(diào)直流靜止可控整流器又稱 VM系電壓。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱 GM系統(tǒng)，用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。 圖 11 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的基本狀態(tài)方式 晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)是在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)用大功率的晶閘管或二極管，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差頻率交流電變?yōu)橹绷麟姡儆镁чl管逆變器將轉(zhuǎn)子電流返回電源以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方式。 設(shè)當(dāng) addE = 0 時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速，即 NN ssnn ?? , ,由 （ 式 12） 可見，當(dāng)附加電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子相電勢(shì)相位相反時(shí) addE （前取負(fù)號(hào)），改變 addE 的大小，可在基于串級(jí)調(diào)速的雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 4 額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，這種調(diào)度方式稱為低同步串級(jí)調(diào)速，且附加電勢(shì)與轉(zhuǎn)子相電勢(shì)相位相同時(shí)（ addE 前取正號(hào)），改變 addE 的大小，可在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，這種調(diào)度方式稱為超同步串級(jí)調(diào)速（即 s 0）。若在轉(zhuǎn)子回路中引入一個(gè)頻率與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相同，而相位相同或相反的附電勢(shì) addE 則轉(zhuǎn)子電流為 ? ? ）（式常數(shù) 11202 0 ??? ?? rr addr sXR EsEI ? 式中： rR ：轉(zhuǎn)子回路電阻； 0rsX ：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗 ； 0rE ：轉(zhuǎn)子開路相電勢(shì) ； 電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率 s很小，故 rR ≥ 0rsX 。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過(guò)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(guò)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)遼寧工程技術(shù)大學(xué) 3 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(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)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)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)要求 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(wú)靜差，不過(guò)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng) 態(tài)性能要求較高，例如要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，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(lái)控制動(dòng)態(tài)過(guò)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(lái)控制電流的，但它只是在超過(guò)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(lái)以后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減少，因而加速過(guò)程必然拖長(zhǎng)。它能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，低速時(shí)機(jī)械特性也比較硬。它屬于變轉(zhuǎn)差率來(lái)實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速的。為了克服上述缺點(diǎn)，必須尋求一種效率較高、性能較好的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率同饋型調(diào)速方法， 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)就是一個(gè)很好的解決方案。如果要設(shè)法回收轉(zhuǎn)差功率，就需要在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)施加控制，此時(shí)可以采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)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)。 本設(shè)計(jì)報(bào)告首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定調(diào)速方案和主電路的結(jié)構(gòu)型式，主電路和閉環(huán)系統(tǒng)確定下來(lái)后，重在對(duì)電路各元件參數(shù)的計(jì)算和器件的選型，包括整流變壓器 、整流元件、平波電抗器、保護(hù)電路以及電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。自動(dòng)控制理論則是實(shí)現(xiàn)這種結(jié)合的一條強(qiáng)有力的紐帶。 控制理論廣泛用于電力電子技術(shù)中，它使用電力電子裝置和系統(tǒng)的性能不斷滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的各種需求。 通常把電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩個(gè)分支。特別對(duì)于小型企業(yè)，應(yīng)用適用技術(shù)的設(shè)備， 不僅有益于獲得經(jīng)濟(jì)效益，而且能提高生產(chǎn)率、可靠性與柔性，還有易于應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。在大多數(shù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，自動(dòng)化的電力拖動(dòng)系統(tǒng)仍然是不可缺少的組成部分。 隨著近代電力電了技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，自動(dòng)化電力拖動(dòng)正向著計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的方向邁進(jìn)。遼寧工程技術(shù)大學(xué) 1 前言 現(xiàn)代工業(yè)的電力拖動(dòng)一般都要求局部或全部的自動(dòng)化，因此必然要與各種控制元件組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，而電力拖動(dòng)則可視為自動(dòng)化電力拖動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。在這一系統(tǒng)中可對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制。以達(dá)到高速、優(yōu)質(zhì)、高效率地生產(chǎn)。另外，低成本自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備的開發(fā)，越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外的注意。自動(dòng)化的電力拖動(dòng)系統(tǒng)更是低成本自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。變流技術(shù)也稱為電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)，它包括用電力電子器件構(gòu)成各種電力變換電路和對(duì)這些電路進(jìn)行控制的技術(shù)，以及由這些電路構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。電力電子技術(shù)可以看成是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，是弱電與強(qiáng)電這兩者的 結(jié)合。另外，控制理論和自動(dòng)化技術(shù)密不可分，而電力電子裝置則是自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)元件和重要支撐技術(shù)。 基于串級(jí)調(diào)速的雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 2 1 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 主電路方案的確定 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。 對(duì)于交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)轉(zhuǎn)差功率消耗較大，從而限制了調(diào)速范圍。常見的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)用轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，這種調(diào)速方法簡(jiǎn)單、操作方便且價(jià)格便宜，但在電阻上將消耗大量的能量，效率低，經(jīng)濟(jì)性差，同時(shí)由于轉(zhuǎn)子回路附加電阻的容量大，可調(diào)的級(jí)數(shù)有限，不能實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。 串級(jí)調(diào)速是通過(guò)繞線式