【正文】 箍磨損到極限時，只更換輪箍不用整個車輪報廢。軸箱是軸承箱的簡稱，與輪對兩端的軸頸配合安裝，軸箱兩側(cè)的滑槽與車架上的導(dǎo)軌相配，上面有安放彈簧托架的座孔。軌道不平時，輪對與車架的相對運動發(fā)生在軸箱的滑槽與車架的導(dǎo)軌之間，并依靠彈簧托架起緩沖作用。一種使用板簧的彈簧托架。均衡梁在軌道不平或局部有凹陷時，起均衡各車輪上負(fù)荷的作用。開式傳動方式傳動效率低，傳動比較小，而閉式齒輪箱傳動效率較高，齒輪使用壽命較長。而以往直流電動機的控制只是簡單的控制，很難進行調(diào)速，不能實現(xiàn)智能化?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，改變了世界，也改變了人類的生活。所以在本系統(tǒng)設(shè)計中我采用了由單片機控制單閉環(huán)直流電動機的調(diào)速控制系統(tǒng)。；；；調(diào)速范圍；低速時變壓器調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。靜止可控整流器和直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變Ud，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。根據(jù)本此設(shè)計的技術(shù)要求和特點選直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器系統(tǒng)。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，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。而且工作可靠，能耗小，效率高。綜上選IGBT三相全控橋整流電路供電方案。若采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，則可以近似在電機最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行，此時起動電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長的，這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。與帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。綜上所述，本系統(tǒng)用直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器第三章 控制原理分析 電動機調(diào)速原理直流電機穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 n 的表達(dá)式為：n= （）式中U 電樞端電壓(V)I 電樞電流(A) 電樞電路總電阻()每極磁通量(Wb)C與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)由式21可知，直流電機穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 n 的控制方法可氛圍兩類，即勵磁控制法與電樞電壓控制法。所以常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。 降壓斬波電路控制原理IGBT相控調(diào)壓或PWM斬波器調(diào)壓比串電阻調(diào)壓損耗小，效率高，而斬波調(diào)壓比相控調(diào)壓又多了不少優(yōu)點，如需要的濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經(jīng)足夠，不需要外加濾波裝置；電動機的損耗和發(fā)熱很小，動態(tài)響應(yīng)較快等。如此反復(fù)。 PWM降壓斬波器的原理電路圖 PWM降壓斬波器的輸出電壓波形圖U=== ()式中 ()為一個周期T中，絕緣柵雙極型晶體管V 導(dǎo)通時間的比率,稱為負(fù)載率或占空比。(1) 定寬調(diào)頻法。(2) 調(diào)寬調(diào)頻法。(3) 定頻調(diào)寬法。不管那種方法的變化范圍均為01，因而電樞電壓的平均值U 的調(diào)節(jié)范圍為0U ，均為正值，即電動機只能在某一方向調(diào)速。再時，VV同時導(dǎo)通T 秒后同時關(guān)斷；如此反復(fù)。 橋式PWM降壓斬波器原理電路圖 橋式PWM降壓斬波器電壓輸出波形圖電動機電樞端電壓的平均值為 U= ()由于01 , 范圍是 U~+ U ,因而電動機可在正反兩個方向調(diào)速運轉(zhuǎn)。（2）啟動時保證系統(tǒng)在也許的最大電流下恒流啟動。（4）當(dāng)電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護作用。PWM調(diào)速系統(tǒng)采用PI算法的軟件調(diào)節(jié)電流，電壓環(huán)，由于采用飽和非線形控制，使兩個調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)揮充分作用，系統(tǒng)具有很好的動靜態(tài)特性，是一種非常實用的系統(tǒng)（2）轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)速反饋由直流測速發(fā)電機測速后，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V波電路濾去雜波，再進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后送入單片機進行轉(zhuǎn)速控制。當(dāng)轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓之差=e小于某一設(shè)定值ε時，進行上面所講的比例積分調(diào)節(jié)算法；而當(dāng)eε時，不再進行積分運算，即將積分分離出來。轉(zhuǎn)速環(huán)的作用：（1）使轉(zhuǎn)速環(huán)n跟隨給定電壓Un變化，達(dá)到靜態(tài)無差。（3）其輸出限幅用于限制最大電流。三相交流電源經(jīng)三相橋式不可控整流器變換為電壓恒定的直流電源,再經(jīng)直流PWM功率變換器得到可調(diào)的直流電壓,給直流電動機供電。采用大功率電容C濾波，以獲得恒定的直流電壓Us。對于PWM變換器中的濾波電容，其作用除濾波外，還有當(dāng)電動機制動時吸收運行系統(tǒng)動能的作用。鍵入假設(shè)電壓由Us提高到Usm，則電容儲能由 增加到 ，儲能的增量應(yīng)該等于運動控制系統(tǒng)在制動時釋放的全部動能，于是 （）按制動儲能要求選擇的電容量為 （）電力電子器件的耐壓極限限制著最高泵升電壓Usm，因此電容量不可能很小，一般幾千瓦的調(diào)速系統(tǒng)所需的電容量達(dá)到數(shù)千微法。若在IGBT的柵極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動正電壓，則MOSFET導(dǎo)通，這樣PNP晶體管的集電極與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通；若IGBT的柵極和發(fā)射極之間電壓為0V，則MOS 截止，切斷PNP晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。使用中當(dāng)IGBT模塊集電極電流增大時，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。特別是用作高頻開關(guān)時，由于開關(guān)損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時應(yīng)該降等使用。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般達(dá)到20～30V。因此使用中要注意以下幾點：在使用模塊時，盡量不要用手觸摸驅(qū)動端子部分，當(dāng)必須要觸摸模塊端子時，要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進行放電后，再觸摸； 在用導(dǎo)電材料連接模塊驅(qū)動端子時，在配線未接好之前請先不要接上模塊； 盡量在底板良好接地的情況下操作。為此，通常采用雙絞線來傳送驅(qū)動信號，以減少寄生電感。此外，在柵極—發(fā)射極間開路時，若在集電極與發(fā)射極間加上電壓，則隨著集電極電位的變化，由于集電極有漏電流流過，柵極電位升高，集電極則有電流流過。在使用IGBT的場合，當(dāng)柵極回路不正?；驏艠O回路損壞時(柵極處于開路狀態(tài))，若在主回路上加上電壓，則IGBT就會損壞，為防止此類故障，應(yīng)在柵極與發(fā)射極之間串接一只10KΩ左右的電阻。為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。因此對散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進行檢查，一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器，當(dāng)溫度過高時將報警或停止IGBT模塊工作。常溫的規(guī)定為5～35℃ ，常濕的規(guī)定在45～75％左右。 盡量遠(yuǎn)離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場合； 在溫度發(fā)生急劇變化的場所IGBT模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象，因此IGBT模塊應(yīng)放在溫度變化較小的地方； 保管時，須注意不要在IGBT模塊上堆放重物； 裝IGBT模塊的容器，應(yīng)選用不帶靜電的容器。因此熟悉IGBT模塊性能，了解選擇及使用時的注意事項對實際中的應(yīng)用是十分必要的。 IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓Ugs 為參變量時，漏極電流與柵極電壓之間的關(guān)系曲線。它與GTR 的輸出特性相似．也可分為飽和區(qū)1 、放大區(qū)2 和擊穿特性3 部分。如果無N+ 緩沖區(qū)，則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平，加入N+緩沖區(qū)后，反向關(guān)斷電壓只能達(dá)到幾十伏水平，因此限制了IGBT 的某些應(yīng)用范圍。它與MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同，當(dāng)柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時，IGBT 處于關(guān)斷狀態(tài)。最高柵源電壓受最大漏極電流限制，其最佳值一般取為15V左右。IGBT 處于導(dǎo)通態(tài)時，由于它的PNP 晶體管為寬基區(qū)晶體管，所以其B 值極低。此時，通態(tài)電壓Uds(on) 可用下式表示 Uds(on) ＝ Uj1 ＋ Udr ＋ IdRoh 式中Uj1 —— JI 結(jié)的正向電壓， ～1V ；Udr ——擴展電阻Rdr 上的壓降；Roh ——溝道電阻。 由于N+ 區(qū)存在電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，所以IGBT 的通態(tài)壓降小，耐壓1000V的IGBT 通態(tài)壓降為2 ～ 3V 。 （3） 動態(tài)特性IGBT 在開通過程中，大部分時間是作為MOSFET 來運行的，只是在漏源電壓Uds 下降過程后期， PNP 晶體管由放大區(qū)至飽和，又增加了一段延遲時間。實際應(yīng)用中常給出的漏極電流開通時間ton 即為td (on) tri 之和。 IGBT的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負(fù)向電壓，柵極電壓可由不同的驅(qū)動電路產(chǎn)生。因為IGBT柵極 發(fā)射極阻抗大，故可使用MOSFET驅(qū)動技術(shù)進行觸發(fā)，不過由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大，故IGBT的關(guān)斷偏壓應(yīng)該比許多MOSFET驅(qū)動電路提供的偏壓更高。因為MOSFET關(guān)斷后，PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除，造成漏極電流較長的尾部時間，td(off)為關(guān)斷延遲時間，trv為電壓Uds(f)的上升時間。 IGBT的開關(guān)速度低于MOSFET，但明顯高于GTR。IGBT的開啟電壓約3～4V，和MOSFET相當(dāng)。 （4）光電隔離及驅(qū)動電路設(shè)計由于輸出的PWM控制信號功率很小無法直接驅(qū)動IGBT，要經(jīng)過脈沖功率放大后才能驅(qū)動IGBT。圖35 光電隔離及驅(qū)動電路圖X359是一個帶有光電隔離器的功率放大電路，電路工作原理如下：當(dāng)VT 為“1”時，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通，于是 ，+5V電源通過 VT和R輸出一驅(qū)動電流，使GTR導(dǎo)通。（1）大功率開關(guān)管的計算，即，輸出380V的線電壓，要求直流側(cè)電源電壓. （）考慮到大功率絕緣柵雙極型晶體管的管壓降等，取=450V，則大功率絕緣柵雙極型晶體管的參數(shù)為 （） （）（2）三相整流橋電壓估算整流橋輸入側(cè)相電壓為直流側(cè)電壓值可估算如下：，則電動機的輸入功率。取3倍裕量，則整流器輸出電流應(yīng)達(dá)到288A?；谝陨蠑?shù)據(jù)，選用整流模塊DF300AA160作為整流器，其最大輸出電流為300A，最高耐壓為1600V。另外脈寬調(diào)速系統(tǒng)的