【正文】 可見，只要用信號極性和電流“有”、“無”信號可以判定應封鎖哪一組橋，開放哪一組橋。 控制系統(tǒng)的計算機仿真計算機仿真是指以計算機為主要工具，運行真實系統(tǒng)或預研系統(tǒng)的仿真模型。它是分析評價現(xiàn)有系統(tǒng)運行狀態(tài)或設計優(yōu)化未來系統(tǒng)性能與功能的一種技術手段，在工程設計、航空航天、交通運輸、經(jīng)濟管理、生態(tài)環(huán)境、通信網(wǎng)絡和計算機集成等領域中有著廣泛的應用。隨著計算機仿真與技術的發(fā)展，目前各個科學與工程領域均已開展了仿真技術的研究。MATLAB語言是當前國際上自動控制領域的首選計算機語言。Simulink的概念性仿真模塊允許用戶在一個框架下對含有控制環(huán)節(jié)、機械環(huán)節(jié)和電子電機環(huán)節(jié)的系統(tǒng)進行建模與仿真，這是目前其他計算機語言無法做到的。主要針對主電路和控制電路進行設計。最后在MATLAB中對本次設計進行仿真模擬，得出仿真結(jié)果與理論值進行比較。第二章 系統(tǒng)總體設計方案考慮到整理負載容量較大，且要求直流電壓的脈動較小，所以選擇三相整流電路，其中三相整流電路主要是三相零式整流電路和三項橋式整流電路。它的特點是當要求最大整流輸出電壓相同時，電源相電壓可較三相半波式整流電路小一半，因此顯著減輕了對變壓器和可控硅的耐壓要求；變壓器副邊繞組中電流沒有直流分量，同時變壓器每相在兩個半波內(nèi)均導電，因此利用率較高；輸出整流電壓脈動率小，所以平波電抗器就可以小一些。鑒于三相半控橋通常用于不可逆拖動系統(tǒng)中，故本拖動系統(tǒng)采用三相全控橋整流供電方案。改變電樞回路電阻R來調(diào)速比較簡單，控制設備不復雜，但調(diào)速范圍不大，調(diào)速平滑性不高，并且是有級調(diào)速。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好，其主要特點是：在整個調(diào)速范圍內(nèi)均有較大的硬度，此種方法的調(diào)速范圍較寬，如采用各種反饋或轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，調(diào)速范圍可達幾百至幾千。因此，本次設計采用的調(diào)速方案是調(diào)節(jié)電樞供電電壓U。因此系統(tǒng)的可逆線路有兩種方式：1電樞反接可逆線路：電樞反接過程快，控制方法簡單，調(diào)節(jié)過程迅速。但需要較大容量的晶閘管裝置；2 勵磁反接可逆線路：勵磁反接的反向過程慢，控制相對復雜，但需要的晶閘管裝置的容量相對較小。如果采用開環(huán)系統(tǒng)，靜差率無法達到系統(tǒng)要求的。電流負反饋環(huán)為內(nèi)環(huán)，其作用是實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)矩控制，同時又能實現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。控制電路由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、邏輯控制器等組成，且兩組整流器分別由兩個電流調(diào)節(jié)器控制，其中反組整流器VR的電流調(diào)節(jié)器ACR2輸入經(jīng)過了倒相器AR，以確保兩組整流器的控制角α=β。TG：永磁式直流測速發(fā)電機 DLC：邏輯控制器 TA:三相電流傳感器ASR:轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 LD：平波電抗器 ACR電流調(diào)節(jié)器 VR、VF：正反組三相整流橋 GTR、GRF：正反組晶閘管觸發(fā)電路 A：反相器 圖22 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖（1）正向運行：當開關S與+10V接通時，Usn的極性為（+），在起動過程中ΔUn=（UsnUfn）0,使Usi呈（+）極性，設此時邏輯控制器DLC發(fā)出的控制器Ublf為“0”，正組處于工作狀態(tài)；Ublr為“1”，反組處于封鎖阻斷狀態(tài)；并設此時電樞電流Id極性為（+），電動機正轉(zhuǎn)。（2）反向運行：當S突然與+10V斷開，而與10V接通，此時Usn極性變號成為（）極性，而電動機依靠慣性仍在正向運行，因而Usn極性未變?nèi)允秦摌O性；這樣使ΔUn變?yōu)閿?shù)值較大的負電壓ΔUn0，此電壓使速度調(diào)節(jié)器ASR的輸出電壓Usi的數(shù)值急快下降并變號呈現(xiàn)（）極性。當電流Id下降至零，邏輯控制器LC的輸入端同時出現(xiàn)Usi極性變號{（+）→（）}及Id=0兩個信號時，DLC將發(fā)出邏輯切換指令，使Ublf由“0”變?yōu)椤?”，正組被封鎖阻斷；Ublr由“1”變?yōu)椤?”，反組開始投入運行。電動機的電磁轉(zhuǎn)矩Te也將反向。這時的電動機成為發(fā)電機，通過反組整流橋向電網(wǎng)回饋電能。隨著電動機的轉(zhuǎn)速迅速降至零，并且在已經(jīng)反了向的電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，將開始加速反向運行，這一加速過程一直要到電動機轉(zhuǎn)速升到新的給定值n’、 ΔUn=0時為止，系統(tǒng)重新處于平衡狀態(tài)，此時系統(tǒng)處于反向運行狀態(tài)。 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)正反組切換指令給定電壓（Usn）Usn（+）切換處Usn（+）Usn（）切換處|Usn（）|速度調(diào)節(jié)器輸出（Usi）Usi（）Usi（+）Usi（+）Usi（）電樞電流（Id）Id（+） Id=0 Id（）Id（） Id=0 Id（+） 電動機的四象限運行VM系統(tǒng)的工作狀態(tài)正向運行正向制動反向運行反向制動電樞端電壓極性++電樞電流極性++電機旋轉(zhuǎn)方向++電機運行狀態(tài)電動回饋發(fā)電電動回饋發(fā)電晶閘管工作的組別和狀態(tài)正組整流反組逆變反組整流正組逆變電磁轉(zhuǎn)矩Te方向++電磁轉(zhuǎn)矩Te性質(zhì)驅(qū)動制動驅(qū)動制動能量轉(zhuǎn)換狀態(tài)吸取能量回饋電網(wǎng)吸取電能回饋電網(wǎng)晶閘管控制角α190176。機械特性所在象限一二三四第三章主電路設計 整流電路計算 整流輸出電壓U的波形在一周期內(nèi)脈動6次，且每次脈動的波形相同，因此在計算其平均值時，只需對一個脈波（即1/6周期）進行計算即可。另外考慮整流電源內(nèi)阻壓降及電網(wǎng)電壓波動，通常還需要再增加～，由于（32）式可得U=（220+）=255V。變壓器的各項數(shù)據(jù)為副邊線電壓 U=U==218V副邊電流 I===249A副邊功率 P=3UI=3126249KVA=94KW晶閘管額定電壓 U=（2~3）=640V~955V晶閘管額定電流 I=（~2）=168~224A在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適、驅(qū)動電路設計良好外，采用合適的過電壓保護、過電流保護、等措施也是必要的。阻容保護電路的RC直接接于線路之間，平時支路中就有電流流動，電流流過電阻必然要造成能量的損耗并使電阻發(fā)熱。圖31整流式保護電路三相交流點經(jīng)過二極管整流橋變?yōu)槊}動直流電，經(jīng)過R1給C充電，電路正常工作無過電壓時電容兩端保持交流電的峰值電壓，而后整流橋給電容回路提供微弱的電流，以補充電容放電所損失的電荷。一旦出現(xiàn)過電壓，過電壓的能量被電容吸收，電容的容量足夠大，可以保證此時電容電壓的數(shù)值在允許范圍之內(nèi)，從而也使電流電壓不超過額定值。 過電流保護采用快速熔斷器 橋臂處的快速熔斷器參數(shù)，晶閘管額定電流取中間值200額定電流===260A環(huán)流快速熔斷器參數(shù)額定電流===第四章 控制電路設計 在邏輯控制無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)中，兩組晶閘管的觸發(fā)電路是否輸出脈沖由邏輯控制器DLC控制。具體順序歸納如下：①由于轉(zhuǎn)速給定變化或負載變動，使電動機應產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩極性反向。③使導通側(cè)的整流橋（例如正組橋）的電流迅速減小到零。⑤由零電流檢測器得到零電流信號后，經(jīng) 延時，確保原導通側(cè)整流橋晶閘管完全阻斷后，開放待工作側(cè)整流橋（例如反組橋）的觸發(fā)脈沖。圖41控制系統(tǒng)工作流程圖 晶閘管在正常工作時，有如下特性：1）當晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。3）晶閘管一旦導通，門極就是去控制作用，不論門極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導通。根據(jù)晶閘管的這種特性，通過控制晶閘管的導通和關斷時刻，就能控制整流電路的觸發(fā)角的大小。 在整流電路和閘啟動過程中或電流斷續(xù)時，為確保電路的正常工作，需保證同時導通的兩個晶閘管均有觸發(fā)脈沖。即用兩個窄脈沖替代寬脈沖，兩個窄脈沖的前沿相差60，脈寬一般為20~30。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，應該首先設計電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看做是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。電流調(diào)節(jié)器作為內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的過程中，它使電流隨著外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量變化。在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，電流調(diào)節(jié)器保證了能活的電機允許的最大電流，從而加快了動態(tài)的過程?？偟膩碚f這個系統(tǒng)對電機的可靠運行起很大的作用。從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，再從動態(tài)要求上看，實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用是很有太大的超調(diào)，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素。電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，要校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應采用PI型的電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成 (41)式中：——電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； ——電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。圖44 校正后電流環(huán)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性①.整流裝置滯后時間常數(shù) ，三相橋式電路的平均失控時間 。③.電流環(huán)小時間常數(shù)之和 ，按小時間常數(shù)近似處理，取 采用含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調(diào)節(jié)器，其原理圖如45所示，途中U為電流給定電壓，為電流負反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是控制電壓U。②.忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件，滿足近似條件。運算放大器取，各電阻和電容值為 取 取 取按照上述計算參數(shù)。（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快的跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可以減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PT調(diào)節(jié)器，則可以實現(xiàn)無靜差（2）對負載變化起抗擾作用（3）其輸出限幅值決定電機允許的最大電流（4）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于I時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這是轉(zhuǎn)速負反饋起主要調(diào)節(jié)作用?？芍雎愿叽雾?，W（s）。表明電流的閉環(huán)控制改造了控制對象，加快了電流的跟隨作用，這是內(nèi)環(huán)控制的一個重要功能。其中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)與電阻、電容值的關系為 (49)