課程設(shè)計(jì)雙閉環(huán)不可逆直流v-m調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真-在線瀏覽
2025-03-02 18:54本頁(yè)面
【正文】 發(fā)電機(jī)TA——電流互感器 UPE——電力電子變換器為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，這樣構(gòu)成的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖如圖22所示。圖中還表示了兩個(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限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm。它可以很方便地根據(jù)原理圖畫出來(lái)，只要注意用帶限幅的輸出特性表示PI 調(diào)節(jié)器就可以了。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號(hào)使調(diào)節(jié)器退出飽和；換句話說(shuō)，飽和的調(diào)節(jié)器暫時(shí)隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開(kāi)環(huán)。圖23 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖——轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) ——電流反饋系數(shù)實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。這時(shí)，兩個(gè)調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時(shí)，它們的輸入偏差電壓都是零，因此由第一個(gè)關(guān)系式可得從而得到圖15所示靜特性的CA段。這就是說(shuō)，CA段特性從理想空載狀態(tài)的Id=0一直延續(xù)到Id=Idm，而Idm一般都是大于額定電流的。這時(shí)，ASR輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。穩(wěn)態(tài)時(shí)其中，最大電流Idm是由設(shè)計(jì)者選定的，取決于電動(dòng)機(jī)的容許過(guò)載能力和拖動(dòng)系統(tǒng)允許的最大加速度。這樣的下垂特性只適合于，則，ASR將退出飽和狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到Idm后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差，得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。這樣的靜特性顯然比帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性好。這些關(guān)系反映了PI調(diào)節(jié)器不同于P調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)。后面需要PI調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止所以，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為 電流反饋系數(shù)為 三、主電路的計(jì)算 在直流調(diào)速系統(tǒng)中，我們采用的是晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱VM系統(tǒng))的原理圖如圖21所示。與旋轉(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)性和可靠性上都很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。當(dāng)整流負(fù)載容量較大或直流電壓脈動(dòng)較小時(shí)應(yīng)采用三相整流電路，其交流側(cè)由三相電源供電。圖32 主電路原理圖三相全控制整流電路由晶閘管VTVTVT5接成共陰極組，晶閘管VTVTVT2接成共陽(yáng)極組，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(yáng)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。一般保護(hù)有快速熔斷器，壓敏電阻，阻容式。變壓器額定參數(shù)計(jì)算主要是根據(jù)給定的電網(wǎng)相電壓有效值、已確定的整流電路形式、負(fù)載條件、直流輸出電壓和功率來(lái)計(jì)算變壓器二次側(cè)相電壓、相電流和一次測(cè)電流，以及變壓器二次側(cè)容量和一次側(cè)容量。已知的電壓，對(duì)于三相橋式全控整流電路，可知晶閘管最大承受正反向電壓峰值，考慮一定的安全裕量，則有,取650V按平波電抗器電感量足夠大、電流連續(xù)且平直考慮，則流過(guò)晶閘管的電流有效值=,取130A 根據(jù)上述計(jì)算，查閱相關(guān)手冊(cè)，可選擇型號(hào)為KK506的晶閘管。為使晶閘管裝置能正常工作而不損壞，只靠合理選擇元件還不行，還要十分重視保護(hù)環(huán)節(jié)，因此在晶閘管裝置中，必須采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。阻容保護(hù)電容值可由下式計(jì)算式中：為變壓器二次側(cè)線電壓：為變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)，一般取2%~10%。電阻值可由下式計(jì)算，取R=4電阻功耗，取=18W，因此R可選擇線繞電阻。通流容量，取5KA。2）晶閘管兩端過(guò)電壓保護(hù)晶閘管兩端過(guò)電壓保護(hù)采取阻容保護(hù)，電阻、電容值可根據(jù)晶閘管額定電流來(lái)直接選擇經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，見(jiàn)下表晶閘管額定電流1000500200100502010電容（μF）21電阻（Ω）2510204080100由上表知，C=，R=10電容耐壓值 ，取為400V電阻功率取為2W。由于流過(guò)晶閘管的有效電流值=130A，故選熔體電流為75A的快速熔斷器。4）直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)直流側(cè)由于是電感性負(fù)載,故在某種情況下,有可能會(huì)造成晶閘管硬開(kāi)通而損壞。選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電壓和通流容量通過(guò)查表可得出：。 1）維持電流連續(xù)的臨界電感值，取=2）電動(dòng)機(jī)電感量按下式計(jì)算式中，、分別為直流電動(dòng)機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速的額定值，p為電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)；為計(jì)算系數(shù)，一般無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取8~12快速無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取6~8，有補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取5~6。四、調(diào)速系統(tǒng)控制單元的確定和調(diào)整直流調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)控制方案和主電路圖的連接形式、元件選擇確定以后，就應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)控制單元的選擇和調(diào)整，它是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制原理為了構(gòu)成閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，提高系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)，必須對(duì)系統(tǒng)控制對(duì)象的多種參量進(jìn)行檢測(cè)，其中最基本的是轉(zhuǎn)速、電流、電壓等反饋信號(hào)。系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)環(huán)節(jié)總的要求是：1）檢測(cè)環(huán)節(jié)本身精度高，誤差小，以保證系統(tǒng)的控制精度。3）檢測(cè)環(huán)節(jié)本身工作要可靠。（一）轉(zhuǎn)速檢測(cè)及其測(cè)速發(fā)電機(jī)
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