【正文】 ................................................................................................... 22 7 總結(jié)與體會 .............................................................................................................................. 23 武漢理工大學(xué)《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 1 摘 要 電力拖動自動控制系統(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)械需要動力的場合，也被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械等需要高性能電氣傳動的設(shè)備中，用以控制位置、速度、加速度、壓力、張力和轉(zhuǎn)矩等。 系統(tǒng)主電路： R∑= ，機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm=。武漢理工大學(xué)《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 電氣 1007 指導(dǎo)教師： 周 穎 工作單位： 自動化學(xué)院 題 目 : VM 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 初始條件： 采用晶閘管三相橋式整流 ,電機(jī)參數(shù)：晶閘管整流裝置： Rrec= ， Ks=4548。 PN=90KW, ????? ,220,440m i n ,/1800 anomnomnom RAIVUrn ,電流過載倍數(shù)為 ?? 。無靜差（靜差率 s≤2 ） 。直流電動機(jī)具有良好的起、制動性能，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)。最后給出參考資料和設(shè)計(jì)體會。 (2) 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) 。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，從而改變電動機(jī) M 的電源電壓。 主電路的確定 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)電動機(jī)連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動機(jī)不可逆運(yùn)行等技術(shù)要求 。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：654321 VTVTVTVTVTVT ????? ， 6 個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差 o60 。為此，晶閘管必須嚴(yán)格按編號輪流導(dǎo)通。在電路控制下，只有接在電路共陰極組中電位為最高又同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接在電 路共陽極組中電位最低而同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，才構(gòu)成完整的整流電路。 考慮到控制角 α 增大，會使負(fù)載電流斷續(xù)，并且負(fù)載為直流電動機(jī)時(shí)，由于電流斷續(xù)和直流的脈動，會使晶閘管導(dǎo)通角 θ 減少，整流器等效內(nèi)阻增大，電動機(jī)的機(jī)械特性變軟，換向條件惡化，并且增加電動機(jī)的損耗，故在直流側(cè)串接一個(gè)平波電抗器，以限制電流的波動分量，維持 電流連續(xù)。 V T 5V T 3V T 1V T 4 V T 6 V T 2ABCab 負(fù)載c 圖 21 2． 2 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制電壓 Uc 就可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。這時(shí)就要采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，單環(huán)系統(tǒng)就難以滿 足需要。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器 UPE。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出限幅電壓 Uim*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 Ucm限制了電力電子電換器的最大輸出電壓 Udm。電流調(diào)節(jié)器根據(jù)電流給定電壓 ?iU 和電流反饋電壓 iU 的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，其輸出是功率變換器件（三相整流裝置）的控制信號 cU 。整個(gè)過程到電樞電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡后，轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定。影響 U2值的因素有： （ 1） U2值的大小首先要保證滿足負(fù)載所需求的最大直流值 Ud （ 2）晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降，用 UT表示 （ 3）變壓器漏抗的存在會產(chǎn)生換相壓降 （ 4）平波電抗器有一定的直流電阻，當(dāng) 電流流經(jīng)該電阻時(shí)就要產(chǎn)生一定的電壓降 （ 5）電樞電阻的壓降 綜合以上因素得到的 U2 精確表達(dá)式為： A= Ud0/U2，表示當(dāng)控制角 α=0176。 B=Udα/Ud0，表示控制角為 α?xí)r和 α=00時(shí)整流電壓平均值之比。根據(jù)規(guī)定， 允許波動 +5%~10%，即 ε=~ C 是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) 為 NNa URIr ??， 表示電動機(jī)電樞電路總電阻 ?R 的標(biāo)么值，對容量為 15~150KW 的電動機(jī)，通常ra=~。 ε=,A=,B= ??cos 30cos 0= 23 ， C=， UK%=5 220 440ar?? ? ? 武漢理工大學(xué)《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 7 ? ?44 0 6 1 1 2 126 5 4 2 10 0V? ? ? ? ? ???????? ? ? ? ??? 取 U2=270V。I d , KI2為各種接線形式時(shí)變壓器次級電流有效值和負(fù)載電流平均值之比。 對于本設(shè)計(jì)， UM= 6 U2， 故計(jì)算的晶閘管額定電壓為 UTN=（ 2~3） 6 U2=（ 2~3） 6 270=1323～ 1984V, 取 1800V。即必須使元件的額定電流有效值大于流過元件實(shí)際電流的最大有效值。當(dāng) α=00時(shí)，三相全控橋電路 Kfb= 故計(jì)算的晶閘管額定電流為 IT（ AV） =(~2)KfbIMAX =(~2) (220)=～ 取 200A。 電樞電感量 LM 按下式計(jì)算 )(210 3 mHIPnUKLNNNDM ?? P—電動機(jī)磁極對數(shù) KD—計(jì)算系數(shù)，對一般無補(bǔ)償電機(jī)： KD=8~12 對于本設(shè)計(jì)， P=2， KD=10 則 對于本設(shè)計(jì)， 331 0 1 0 4 4 0 1 0 2 .7 7 ( )2 2 2 1 8 0 0 2 2 0DNM NNKUL m HP n I? ? ?? ? ?? ? ? 整流變壓器漏電感折算到次級繞組每相的漏電感 LB按下式計(jì)算 )(100% 2 mHIUUKL dKBB ?? ④ U2—變壓器次級相電壓有效值 Id—晶閘管裝置直流側(cè)的額定負(fù)載電流 KB—與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù) 對于本設(shè)計(jì)， KB=， %KU =5 則 可求得， 2% 5 2 7 03 . 9 0 . 2 4 ( )1 0 0 1 0 0 2 2 0KBBdUUL K m HI? ? ? ? ? ? 由此看出， 變流器在最小輸出電流 Idmin 時(shí)仍能維持電流連續(xù)時(shí)電抗器電感量 L 按下式計(jì)算 武漢理工大學(xué)《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 9 min2dI UKL ?? K 是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)，三相全控橋 K 取 2m i n0 . 6 9 3 2 7 0 1 7 . 0 1 ( )2 2 0 5 %dKUL m HI ??? ? ?? 使輸出電流連續(xù)的臨界電感量 L 平 =LLM2LB==(mH) 電抗器電感量應(yīng)大于 15 mH。 本設(shè)計(jì)采用三相全控橋整流電路，變壓器的繞組為 △—Y 聯(lián)結(jié)，阻容保護(hù)裝置采用三角形接法，故可按下式計(jì)算阻容保護(hù)元件的參數(shù) )(%631 220 FUSiC T ??? 電容 C 的耐壓 )( 2 VUU C ??? )(%% 02 2 ??? iUSUR KT 武漢理工大學(xué)《電力拖動自動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 10 電阻 R 的功率為 )()4~3( 2 WRIP CR ? )(102 6 AfCUI CC ??? ? 式中 ST—變壓器每相平均計(jì)算容量（ VA ） U2—變壓 器次級相電壓有效值（ V） %0i —勵磁電流百分比，當(dāng) ST≤幾百伏安時(shí) %0i =10，當(dāng) ST≥1000伏安時(shí) %0i =3~5 UK%—變壓器的短路電壓百分比 IC,UC—當(dāng) R 正常工作時(shí)電流電壓的有效值（ A， V）