雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-09 21:02本頁(yè)面
【正文】 (2) 軟件設(shè)計(jì)：給出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的整體控制流程圖，并給出增量式PI調(diào)節(jié)器、數(shù)字測(cè)速的程序流程框圖。直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)相比，其制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高、維修困難，需備有直流電源才能使用。直流調(diào)速系統(tǒng)，特別是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用最廣的電氣傳動(dòng)裝置之一。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用的先進(jìn)電氣調(diào)速系統(tǒng)幾乎完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)普遍的應(yīng)用到了各類(lèi)儀器儀表，機(jī)械重工業(yè)以及輕工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中。 而在我們國(guó)內(nèi)，雙閉環(huán)控制也已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展時(shí)期，目前已經(jīng)基本發(fā)展成熟，但是目前的趨勢(shì)仍是追趕著發(fā)達(dá)國(guó)家的腳步，向著數(shù)字化發(fā)展。比如軋鋼分廠的可逆軋鋼機(jī)、機(jī)修分廠的龍門(mén)創(chuàng)床那樣需要經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)，盡可能地縮短直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程的時(shí)間是提高生產(chǎn)率的一個(gè)重要因素。這種方法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。50年代末出現(xiàn)的晶閘管，它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長(zhǎng)、維修簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。 直流調(diào)速器是一種電機(jī)調(diào)速裝置，包括電機(jī)直流調(diào)速器、脈寬直流調(diào)速器、可控硅直流調(diào)速器等，一般為模塊式直流電機(jī)調(diào)速器，集電源、控制、驅(qū)動(dòng)電路于一體，采用立體結(jié)構(gòu)布局，控制電路采用微功耗元件，用光電耦合器實(shí)現(xiàn)電流、電壓的隔離變換，電路的比例常數(shù)、積分常數(shù)和微分常數(shù)用PID適配器調(diào)整。西門(mén)子驅(qū)動(dòng)技術(shù)集團(tuán)在中國(guó)推出了適用于直流應(yīng)用的調(diào)速裝置SinamicsDCMaster（DCM），進(jìn)一步完善了其傳動(dòng)產(chǎn)品系列。該款調(diào)速裝置的額定直流電流范圍為153000A，并且其額定電流可通過(guò)將多臺(tái)直流調(diào)速裝置并聯(lián)來(lái)提高。其設(shè)計(jì)采用的冗余功能更是確保了此款產(chǎn)品的高可用性，提高了系統(tǒng)應(yīng)用的效率與生產(chǎn)率。現(xiàn)代的直流轉(zhuǎn)換器操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)費(fèi)用低。ABB提供了最完整的三相直流變流器的產(chǎn)品組合，從9 千瓦直至18 兆瓦。 2 直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì) 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng) 主電路是電力電子裝置中，起到能量變換和傳遞作用的部分。 圖1 兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)可逆線路：（1）根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)，計(jì)算電力電子器件承受的最高電壓、最大電流的有效值；（2）按照工程化方法計(jì)算電力電子器件的額定電壓和額定電流。（5）選擇生產(chǎn)廠商，確定具體型號(hào)。 ：流過(guò)器件的最大電流有效值（2） ：器件承受的最高電壓瞬時(shí)值 二極管只能承受反向電壓，晶閘管既可承受正向電壓也可承受反向電壓。考慮到過(guò)載，電網(wǎng)波動(dòng)，開(kāi)關(guān)過(guò)程引起的電壓尖峰等因素，通常電力電子設(shè)備選擇IGBT器件耐壓都是直流母線電壓的一倍。3. 開(kāi)關(guān)頻率選擇4. 其它因素：供貨周期，價(jià)格等5. 功率器件的串并聯(lián)（1）電解電容的串并聯(lián)：由于每個(gè)電容都有等效的內(nèi)阻，而且該等效內(nèi)阻的阻值差異較大，若電容直接串聯(lián)則必然會(huì)帶來(lái)電容兩端的分壓不平均導(dǎo)致內(nèi)阻較大的電容兩端所分擔(dān)的電壓過(guò)高，甚至高于其耐壓值而損壞。該電阻稱(chēng)為均壓電阻。 電解電容是有極性的，電容并聯(lián)時(shí)要注意保持極性一致，串聯(lián)時(shí)要注意串接電容的極性正負(fù)相連。它是弱電、強(qiáng)電的接口，弱電側(cè)一般與控制器連接，強(qiáng)電側(cè)則直接連接到功率器件。(2) 對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。(1) 按控制目標(biāo)的要求施加開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。(3) 對(duì)全控型器件既要提供開(kāi)通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)。：分為移相觸發(fā)和過(guò)零觸發(fā)兩類(lèi)。 ：（1）觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率。（2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度。（3）觸發(fā)脈沖必須與陽(yáng)極同步，同時(shí)必須有足夠的移相范圍。由脈沖形成、同步移相、輸出等環(huán)節(jié)組成。目前，常用集成觸發(fā)線路有KC系列共十余品種。用cp表示，分別送到三個(gè)分頻器。圖3 信號(hào)檢測(cè)及處理電路 模擬量的輸入通道 典型的模擬量輸入通道由以下幾部分組成。 例如，熱電偶能夠?qū)囟冗@個(gè)物理量轉(zhuǎn)換成幾毫伏或幾十毫伏的電壓信號(hào)，所以可用它作為溫度傳感器；而壓力傳感器可以把物理量壓力的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，等等。因此，需要對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行極性變化、濾波和抗干擾處理等。為了易于與信號(hào)處理環(huán)節(jié)銜接，就需要將這些微弱電信號(hào)及電阻值等非電量轉(zhuǎn)換成一種統(tǒng)一的電信號(hào)，變送器就是實(shí)現(xiàn)這一功能的器件。（3）信號(hào)處理環(huán)節(jié)信號(hào)處理環(huán)節(jié)主要包括信號(hào)的放大及干擾信號(hào)的去除。另外，傳感器通常都安裝在現(xiàn)場(chǎng)，環(huán)境比較惡劣，其輸出常疊加有高頻干擾信號(hào)。 電樞電流——電流傳感器 電樞電壓——電壓傳感器 溫 度——溫度傳感器、溫度繼電器 電機(jī)轉(zhuǎn)速——測(cè)速發(fā)電機(jī)、軸編碼器熱電偶是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過(guò)電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱敏電阻是敏感元件的一類(lèi)，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時(shí)電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。該產(chǎn)品為通接觸感應(yīng)式密封溫度繼電器，具有體積小、重量輕、控溫精度高等特點(diǎn)，通用性極強(qiáng)。測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速成比例的微特電機(jī)。改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)輸出電動(dòng)勢(shì)的極性即相應(yīng)改變。模擬量輸出線性度限制受溫度影響。數(shù)控車(chē)床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間，沒(méi)有機(jī)械方面的直接聯(lián)系，為了加工螺紋，就要求給定進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，主軸脈沖發(fā)生器起到了對(duì)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系作用。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還存在以下問(wèn)題：（1） 在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中用一個(gè)調(diào)節(jié)器綜合多種信號(hào)，各參數(shù)間相互影響，難于進(jìn)行調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)參數(shù)的調(diào)整，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不夠好。一般而言，在這種情況下，調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)無(wú)法保證兩種調(diào)節(jié)過(guò)程同時(shí)具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。為了獲得近似的理想的過(guò)度過(guò)程，并克服幾個(gè)信號(hào)綜合于一個(gè)調(diào)節(jié)器輸入端的缺點(diǎn)，最好的辦法就是將主要的被調(diào)量轉(zhuǎn)速與輔助被調(diào)量分開(kāi)加以控制，用兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，構(gòu)成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。即從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，逐步向外擴(kuò)展。 圖4 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 圖5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖在轉(zhuǎn)速、電流雙閉
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1