【正文】 外一個(gè)在共陰極組。在一個(gè)周期內(nèi) 6 個(gè)晶閘管都要被觸發(fā)一次，觸發(fā)順序依次為： VT VT VT VT VT VT6，6 個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次 相差 60176。 主電路圖如下： 三相全控橋整流電路實(shí)際上是組成三相半波晶閘管整流電路中的共陰極組和共陽極組串聯(lián)電路。三相全控橋整流電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，其輸出電壓波動(dòng)小，適合 直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣（將近 50）。和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都三相交流電源 三相橋式整流電路 直流電動(dòng)機(jī) 整流 供電 雙閉環(huán)直流調(diào)速機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路 保護(hù)電路 圖 V— M 系統(tǒng)原理圖 6 很大提高，而且在技術(shù)性能上也現(xiàn)實(shí)出較大的優(yōu)越性。 1957 年晶閘管問世，已生產(chǎn)成套的晶閘管整流裝置，即右圖 晶閘管 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱 VM 系統(tǒng) )的原理圖。由改變電源電壓調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性方程式 : ? ?0( / ) / 2dan U C e R R T C e C T??? ? ? 注解： dU 整流電壓 , 0R 為 整流裝置內(nèi)阻 ，由此 可知，改變 dU ，可改變轉(zhuǎn)速 n 。 圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框架 本設(shè)計(jì)中直流電動(dòng)機(jī)由單獨(dú)的可調(diào)整流裝置供電，采用三相橋式全控整流電路作為直流電動(dòng)機(jī)的可調(diào)直流電源。 第三章 主電路選型和閉環(huán)系統(tǒng)的組成 整體 設(shè)計(jì) 直流電機(jī)的供電需要三相直流電，在生活中直接提供的三相交流 380V 電源，因此要進(jìn)行整流，則本設(shè)計(jì)采用三相橋式整流電路變成三相直流電源，最后達(dá)到要求把電源提供給直流電動(dòng)機(jī)。為了克服這一缺點(diǎn)就應(yīng) 用轉(zhuǎn)速，電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中為了盡快縮短過渡時(shí)間，所以希望能夠充分利用晶閘管元件和電動(dòng)機(jī)所允許的過載能力，使起動(dòng)的電流保護(hù)在最大允許值上，電動(dòng)機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩，從而轉(zhuǎn)速可直線迅速上升，使過渡過程的時(shí)間大大縮短。這對(duì)一般 的 要求不太高的調(diào)速系統(tǒng)，基本上已能滿足要求。 第二章 設(shè)計(jì)方案的選擇 速度和電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（雙環(huán)），是由單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展起來的，調(diào)速系統(tǒng)使用比例積分調(diào) 節(jié)器，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無靜差調(diào)速。 5．繪制 VM 雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)電器原理圖，并研究參數(shù)變化時(shí)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響。 3．驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)計(jì)。 四．設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。 5．調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過電流等保護(hù)，并且有制動(dòng)措施。 三．設(shè)計(jì)要求 1．該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑的速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī)不可逆運(yùn)行，具有較寬的調(diào)速范圍 D≥ 10，系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作 2．系統(tǒng)靜特性良好，無靜差（靜差率 s≤ 5%） 3．動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：電流超調(diào)量 i? 5%? ，空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 n? 10%? 。 35 40sK ??,電流反饋濾波時(shí)間常數(shù) ? ，轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) ? ，過載倍數(shù) ?? ，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的飽和值為 12V，輸出限幅為 10V，額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速給定 * 10nUV? ，電流給定最大值 * 10imUV? 。為了克服這一 缺點(diǎn)就應(yīng)用轉(zhuǎn)速，電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中為了盡快縮短過渡時(shí)間，所以就希望能夠充分利用晶閘管元件和電動(dòng)機(jī)所允許的過載能力，使起動(dòng)的電流保護(hù)在最大允許值上，電動(dòng)機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩，從而轉(zhuǎn)速可直線迅速上升，使過渡過程的時(shí)間大大的縮短。這對(duì)一般的要求不太高的調(diào)速系統(tǒng)，基本上已經(jīng)能滿足要求。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)即速度和電流雙環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，是由單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展起來的，調(diào)速系統(tǒng)使用比例積分調(diào)節(jié)器，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無靜差調(diào)速。晶閘管問世后，生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管 — 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 VM 系統(tǒng)），和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： VM 不可逆雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 系 別 ：電子信息與控制工程系 專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化 091 姓 名：劉帥 學(xué) 號(hào)： 20xx2349 日 期： 20xx 年 6 月 5日 1 內(nèi)容摘要 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，它被廣泛地應(yīng)用于一般生產(chǎn)機(jī)械需要?jiǎng)恿Φ膱?chǎng)合，也被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械等需要高性能電氣傳動(dòng)的設(shè)備中，用以控制位置、速度、加速度、壓力、張力和轉(zhuǎn)矩等。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要 調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。而轉(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)。又采用電流截止負(fù)載環(huán)節(jié)，限制了起（制）動(dòng)時(shí)的最大 電流。但是由于電流截止負(fù)反饋限制了最大電流，加上電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)隨著轉(zhuǎn)速的上升而增加，使電流到達(dá)最大值后迅速降下來，這樣，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也減小了，使起動(dòng)加速過程變慢，起動(dòng)的時(shí)間久比較長(zhǎng)。另一方面，在一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出端綜合幾個(gè)信號(hào)，各個(gè)參數(shù)互相調(diào)節(jié)比較困難。 關(guān)鍵詞：雙閉環(huán) 直流調(diào)速系統(tǒng) MATLAB 2 目 錄 第 1章 《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》設(shè)計(jì)任務(wù)書 ???????????????????? 3 第 2章 設(shè)計(jì)方案的選擇 ??????????????? 4 第 3章 主電路選型和閉環(huán)系統(tǒng)的組成 ?????????? 5 整體 設(shè)計(jì) ????????????????????? 5 主電路?????????????????????? 5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性??????????? 6 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)?????????? ????????? 7 電機(jī)形式的確定 ??????????????????? 10 晶閘管結(jié)構(gòu)型式的確定??????????????? 11 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成???????????????? 11 第 4章 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計(jì)算 ????? 12 整流變壓器容量計(jì)算???????????????? 12 晶閘管的電流、電壓定額計(jì)算???????????? 13 平波電抗器電感量計(jì)算??????????????? 13 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)算???????????????? 14 第 5章 驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)計(jì) ?????????? ? 17 集成觸發(fā)電路?????????????????? 17 三相橋式全控整流電路分析????????????? 18 第 6 章 雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) ?????????? 19 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)????????????????? 19 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)????????????????? 21 檢測(cè)電路參數(shù)設(shè)置????????????????? 23 電氣原理總圖及其波形圖???????????????? 24 第 7 章 MATLAB/SIMULINK 仿真軟件 ?????????? 25 仿真軟件介紹???????????????????? 25 仿真軟件操作過程????????????????? 26 第 8 章 仿真設(shè)計(jì) ?????????????????? 27 仿真波形圖???????????????????? 29 第 9 章 仿真結(jié)果分析 ?????????????????? 32 設(shè)計(jì)總結(jié) ?????????????????????? 32 參考文獻(xiàn) ?????????????????????? 33 3 第一章《電 力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》設(shè)計(jì)任務(wù)書 一．設(shè)計(jì)題目： VM不可逆雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二．技術(shù)數(shù)據(jù) 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：額定功率 KW? ，額定電壓 220nUV? ，額定電流136nIA? ，額定轉(zhuǎn)速 1460 / minnnr? ，磁極對(duì)數(shù) 2P? ，勵(lì)磁電壓 220fUV? ，勵(lì)磁電流 ? ，電樞電阻 ??，電樞電感 210aL mH? ，磁場(chǎng)與電樞互感 840afL mH? ，整流器內(nèi)阻 ??， Nm? ，平波電抗器20dL mH? 。 系統(tǒng)主電路： R?? ? ， T?? 。 4．系統(tǒng)在 5%負(fù)載以上變化的運(yùn)行范圍內(nèi)電流連續(xù)。 。 2．調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計(jì)算。 4 4．動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算：根據(jù)技術(shù)要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，確定 ASR 調(diào)節(jié)與 ACR 調(diào)節(jié)器的結(jié) 構(gòu)型式及進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求。 6．對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，即可面向傳遞函數(shù)的 MATLAB 仿真方法，也可用面向電氣系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖的 MATLAB 仿真方法。又采用電流截止負(fù)載環(huán)節(jié)，限制了起（制）動(dòng)時(shí)的最大電流。但是由于電流截止負(fù)反饋限制了最大電流，加上電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)隨著轉(zhuǎn)速的上升而增加，使電流到達(dá)最大值后迅速降下來，這樣，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距也減小了，使起動(dòng)加速過程變慢，起動(dòng)（調(diào)整時(shí)間 ts）的時(shí)間就比較長(zhǎng)。另一方面，在一個(gè)調(diào)節(jié)器輸出端綜合幾個(gè)信號(hào)，各個(gè)參數(shù)互相調(diào)節(jié)比較困難。 轉(zhuǎn)速 .電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖 11 如下 :. 圖 11 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 5 本設(shè)計(jì)采用三相全控橋整流電路， 在直流側(cè)串有平波電抗器，該電路能為電動(dòng)機(jī)負(fù)載提供穩(wěn)定可靠的電源，利用 控制角的大 小可有效的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并在直流交流側(cè)安置了保護(hù)裝置，保證各元器件能安全的工作，同時(shí)由于使用了閉環(huán)控制，使得整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)具有很好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。如圖 設(shè)計(jì)的總框架。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)延遲角 а 的大小來控制輸出電壓 Ud 的大小，從而改變電動(dòng)機(jī) M 的電源電壓。 主電路 直流調(diào)速系統(tǒng)常用的直流電源有三種①旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組；②靜止式可控整流器；③直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。通過調(diào)節(jié)閥裝置 GT 的控制電壓 cU 來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓dU ，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。 雖然三相半波可控整流電路使用的晶閘管個(gè)數(shù)只是三相全控橋整流電路的一半，但它的性能不及三相全控橋整流電路。把該電路應(yīng)用于本設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動(dòng)機(jī)不可逆運(yùn)行等技術(shù)要求。三相全控橋整流電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)共陰極組和共陽極組同時(shí)進(jìn)行控制，控制