【正文】 2 ? 式中 A理想情 況下，α =0176。裕量，則 B=cosα = ? ? VU 133~ ~12 ???? 取 U2=120V。 一次、二次相電流 I I2 的計(jì)算 由表查得 KI1=, KI2= 考慮變壓器勵(lì)磁電流得： AK dIIKI ???? AdIIKI 1 ???? 變壓器容量的計(jì)算 S1=m1U1I1； S2=m2U2I2； S=1/2(S1+S2)； 式中 m m2 一次側(cè)與二次側(cè)繞組的相數(shù)； 由表查得 m1=3， m2=3 S1=m1U1I1=3179。 = KVA S2=m2U2I2=3179。 = KVA S=1/2(S1+S2)=1/2（ +） = KVA 晶閘管元件的選擇 晶閘管的額定電壓 晶閘管實(shí)際承受的最大峰值電壓 UTm，乘以（ 2～ 3）倍的安全裕量，參照標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)，即可確定晶閘管的額定電壓 UTN，即 UTN=（ 2～ 3） UTm 整流電路形式為三相全控橋，查表得 26UTmU ? ，則 ? ? ? ? ? ? VUUU TmTN 8 1~ 8 71 2 063~263~23~2 2 ?????? 取 VUTN 700? 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 晶閘管的額定電流 選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過(guò)的 額定電流有效值 TNI 大于實(shí)際流過(guò)管子電流最大有效值 TI ，即 TNI = )(AVTI TI 或 )(AVTI = ddII =KdI 考慮（ ～ 2）倍的裕量 )(AVTI =（ ～ 2） KdI 式中 K=TI /（ dI ） 電流計(jì)算系數(shù)。 ②當(dāng)元件的冷卻條件低于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，也應(yīng)降低元件的額定電流值。 由表查得 K=，考慮 ~2 倍的裕量 ? ? ? ? dAVT KII 2~? ? ?~ ~? ??? 取 ? ? AAVTI 5? 。 直流調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù) 晶閘管有換相方便，無(wú)噪音的優(yōu)點(diǎn)。正確的保護(hù)是晶閘管裝置能否可靠地正常運(yùn)行的關(guān)鍵。 1）交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 阻容保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻 R 和電容 C 進(jìn)行保護(hù)。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 變壓器接法 單相 三相、二次Ｙ聯(lián)結(jié) 三相二次Ｄ聯(lián)結(jié) 阻容裝置接法 與變壓器二次側(cè)并聯(lián) Y 聯(lián)結(jié) D 聯(lián)結(jié) Y 聯(lián)結(jié) D 聯(lián)結(jié) 電容 Ｃ Ｃ 1/3C 3C C 電阻 Ｒ Ｒ 3R 1/3R R 本系統(tǒng)采用 DY 連接。 C≥31179。 6179。 34179。 120179。F 的鋁電解電容 器。 U22/SemshIU=31179。 1202/179。 106=2π179。 40179。 120179。 106A PR≥ (34)IC2R=(34) 179。 106） 2179。 1013W 選取電阻為 ZB110 的電阻。 壓敏電阻的計(jì)算 U1MA= 2 U=179。 120= 流通量取 5KVA。允許偏差 +10％（ 242V）。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成 dtdi/ 加大。 U1MA=（ ） UDC=() 179。允許偏差 +10％（ 484V） 。廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13 電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值 mU 的 ～ 倍。 選 R 為 的 CZJD2 型金屬化紙介質(zhì)電容器。 106=50179。 106179。 120)2179。 106W 選 R 為 20Ω普通金屬膜電阻器， 。快速熔斷器可以安裝在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。 2） 晶閘管串連的快速熔斷器的選擇 I=I2=， IT=3I== 選取 RLS10 快速熔斷器，熔體額定電流 4A。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。 限制 dtdu/ 過(guò)大可在電源輸入端串聯(lián)電感和在晶閘管每個(gè)橋臂上串聯(lián)電感，利用電感的濾波特性，使 dtdu/ 降低。因此對(duì)晶閘管的電流上升率 dtdi/ 必須有所限制。 限制 dtdi/ ，除在阻容保護(hù)中選擇合適的電阻外，也可采用與限制 dtdu/相同的措施，即在每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)電感。在容量較小系統(tǒng)中，也可把接晶閘管的導(dǎo)線繞上一定圈數(shù)，或在導(dǎo)線上套上一個(gè)或幾個(gè)磁環(huán)來(lái)代替橋臂 電抗器。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 平波電抗器的計(jì)算 為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。 1）算出電流連續(xù)的臨界電感量 1L 可用下式計(jì)算，單位 mH。 根據(jù)本電路形式查得 1K = 所以 1L =% ??= 2）限制輸出電流脈動(dòng)的電感量 2L 由于晶 閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，因此輸出電流波形也是脈動(dòng)的。通常負(fù)載需要的只是直流分量，對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，過(guò)大的交流分量會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向惡化和鐵耗增加，引起過(guò)熱。平波電抗器的臨界電感量 2L （單位為 mＨ）可用下式計(jì)算 diISUKL 222? 式中 2K －系數(shù)，與整流電路形式有關(guān)， iS －電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常單相電路 iS ≤ 20％，三相電路 iS ≤（ 5～ 10）％。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。 本設(shè)計(jì)中取 TK =、 shU =6 所以DshTT IUUKL 100 2?= ???= 4）實(shí)際串入電抗器的電感量 考慮輸出電流連續(xù)時(shí)的實(shí)際電感量： )(11 TDd NLLLL ??? Ｎ在三相橋式電路中?。玻溆嚯娐房扇。?。 ） = 考慮限制電流脈動(dòng)時(shí)的實(shí)際電感量： )(22 TDd NLLLL ??? 本電路 )(22 TDd NLLLL ??? =－（ +2179。 可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流電抗器（又稱均衡電抗器），電感 量 TL （單位為 mH）的計(jì)算公式為：Trr IUKL 2? 式中 rK －計(jì)算系數(shù)，一般取 rK ＝ 1K ； 1K = rI －要求的環(huán)流值，通常取 rI ＝（ 3％～ 10％） DI （ DI 為直流電動(dòng)機(jī)電樞電流）。 Trra LLL ?? =－ 179。 勵(lì)磁電路元件的選擇 整流二極管耐壓與主電路晶閘管相同，故取 700V。 RPL 為與電動(dòng)機(jī)配套的磁場(chǎng)變阻器，用來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。根據(jù)額定勵(lì)磁電流 Iex =，可選用吸引線圈電流為 的JL1411ZQ 直流欠電流繼電器。 圖 41 三相全控橋式整流電路 圖 42 三相電壓曲線 三相全控橋式整流電路共有六個(gè)晶閘管，它們分為共陰極和共陽(yáng)極兩組。六個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?SCR SCR SCR SCR SCR SCR6，如圖 42 所示。取線電壓 Uac從負(fù)半波的過(guò)零點(diǎn) G（ t1） 作為同步基準(zhǔn)點(diǎn)，則應(yīng)觸發(fā)導(dǎo)通的第一對(duì)晶閘管為 SCR1 、 SCR6，根據(jù)波形圖可分析出各晶閘管的觸發(fā)時(shí)刻（ 對(duì)應(yīng)于控制角α =00）及觸發(fā)順序如圖 43 所示。 在控制觸發(fā)時(shí)，有兩種觸發(fā)方法：絕對(duì)觸發(fā)方法和相對(duì)觸發(fā)方法。對(duì)三相全控橋式整流電路，在交流電的一個(gè)周期內(nèi)需要 6 個(gè)（或者 3 個(gè)）基準(zhǔn)點(diǎn)。但由于電網(wǎng)頻率的波動(dòng)以及計(jì)算機(jī)定時(shí)器的誤差，會(huì)使控制角偏離要求值。 對(duì)于單相電路，均使用絕對(duì)觸發(fā)方式。 綜上本次設(shè)計(jì)使用相對(duì)觸發(fā)的觸發(fā)控制方法。 在穩(wěn)定情況下，Δ =600。這樣，須把角度轉(zhuǎn)換成時(shí)間值。觸發(fā)間距時(shí)間 TΔ 可表示為： TΔ =Tα kTα k1+T60 （ 41） 為了避免觸發(fā)錯(cuò)誤，必須加入同步校正。這可采用在每個(gè)周期用定時(shí)器計(jì)數(shù)同步脈沖發(fā)生時(shí)刻與實(shí)際同步脈沖發(fā)生時(shí)刻之差 Te，然后在計(jì)算第一對(duì)晶閘管的控制時(shí)刻時(shí)，按以下公式進(jìn)行計(jì)算： TΔ =Tα kTα k1+T60+Te （ 42） 控制角的計(jì)算 三相全控橋式整流電路輸出電壓 ud 與控制角α有以下關(guān)系 : ud= (43) 其中 E 為電源相電壓有效值。而 根據(jù)式（ 43）可知，如果控制角α與控制輸出 uk 為線性關(guān)系，則輸出電壓 ud 與控制輸出 Uk 之間為非線性關(guān)系（余弦關(guān)系），這是我們所不希望的。 式 (44)即是α與 uk 的關(guān)系式。由于一般均用時(shí)間值來(lái)表示α，所以還需要對(duì)α轉(zhuǎn)換成時(shí)間值 Tα 。 脈沖分配表 在觸發(fā)六個(gè)晶閘管時(shí)，要按照?qǐng)D 43 的順序，依次發(fā)出控制信號(hào)。每當(dāng)觸發(fā)時(shí)間到，按指針從表中取出一個(gè)數(shù)據(jù)從單片機(jī)的 I/O 口輸出，經(jīng)光電隔離去觸發(fā)晶閘管。 對(duì)于用于軋機(jī)傳動(dòng)等要求響應(yīng)快、精度高的調(diào)速系統(tǒng)，一般需要使用 16廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20 位的單片機(jī)，如 Inter 的 MCS96 或者 Motorola 的 M68HC16 等。 對(duì)于快速性和控制精度要求較低的調(diào)速系統(tǒng)，可選用高性能 8 位單片機(jī)，如 Inter 的 MCS51 或者 Motorola 的 M68HC0 M68HC11，其中后者有 16 位運(yùn)算功能，并有片內(nèi) 8 位高速 A/D 和 16 位多功能定時(shí)器系統(tǒng)，還有 Watchdog等各種其他外用功能，非常適合于調(diào)速控制系統(tǒng)。 80C31 單片機(jī)簡(jiǎn)介 80C31 單片機(jī)屬于基本型的 51 系列單片機(jī)，它采用 HMOS 工藝，片內(nèi)集成有 8 位 CPU；片內(nèi)駐留 128 字節(jié)的 RAM 以及 21 個(gè)特殊功能寄存器；片內(nèi)還包括兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、一個(gè)全雙 工串行 I/O 口（ UART）、 32 條 I/O線、 5 個(gè)中斷源和兩級(jí)中斷，尋址能力達(dá) 128K 字節(jié)（其中程序存儲(chǔ)器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 各 64K 字節(jié)）。主時(shí)鐘頻率為 12MHz，大部分指令周期只需 1μ s，乘除指令也僅需 4μ s。用兩片 74LS374 和四個(gè) PNP 中功率三極管以動(dòng)態(tài)掃描方式驅(qū)動(dòng)四位 LED 數(shù)字，以顯示轉(zhuǎn)速、設(shè)定速度、電流等數(shù)據(jù)，兩片 74LS374 采用線選法與 80C31 接口，地址分別為 0DFFFH 和 0BFFFH。另外利用一片 74LS374 的多余輸出線，外接兩個(gè) LED 發(fā)光管，一個(gè)用于顯示工作正常與否，它每隔 1 秒閃亮一次；另一個(gè)用于顯示是否處于運(yùn)行狀態(tài)。 電流測(cè)量和速度給定值輸入 本系統(tǒng)使 用 ADC0808 8 路 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，它的地址為 7FFFH。 A/D 轉(zhuǎn)換完成，產(chǎn)生廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 EOC 脈沖和 1INT 中斷。 圖 44 電流測(cè)量框圖 如圖 44 所示，交流電流通過(guò)電流互感器變成 0～ 5V 電壓信號(hào)，經(jīng)整流和濾波后加到 ADC0808 的 IN0 上。在調(diào)整速度給定值時(shí)，可按下速度給定顯示鍵。 對(duì)于需要較高精度的調(diào)速控制系統(tǒng)，可采用 10 位或者更高分辨率的 A/D轉(zhuǎn)換芯片。 速度測(cè)量 速度檢測(cè)有模擬和數(shù)字兩種檢測(cè)方法。不過(guò)模擬測(cè)速方法的精度不夠高，在低速時(shí)更為嚴(yán)重。 光電式旋轉(zhuǎn)編碼器是轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角的檢測(cè)元件，旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)相連，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)碼盤旋轉(zhuǎn)，便發(fā)出轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角信號(hào)。絕對(duì)式編碼器在碼盤上分層刻上表示角度的二進(jìn)制數(shù)碼或循環(huán)碼，通過(guò)接受器將該數(shù)碼送入計(jì)算機(jī)。增量式編碼器在碼盤上均勻地刻制一定數(shù)量的光柵，如圖 45 所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，碼盤隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 圖 45 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器示意圖 上述脈沖序列正確地反映了轉(zhuǎn)速的高低，但不能鑒別轉(zhuǎn)向。正轉(zhuǎn)時(shí) A相超前 B 相；反轉(zhuǎn)時(shí) B 相超前 A 相。 圖 46 區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向的 A、 B 兩組脈沖序列 若碼盤的光柵數(shù)為 N，則轉(zhuǎn)速分辨率為 1/N，常用得旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)有 102 204 4096 等。 采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測(cè)速方法有三種： M 法、 T 法和 M/T 法。在一定的時(shí)間 Tc 內(nèi)測(cè)取旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù) M1，用以計(jì)算這段時(shí)間內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速，稱作 M 法測(cè)速。電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生 Z 個(gè)脈沖（ Z=倍頻系數(shù)179。在習(xí)慣上，時(shí)間 Tc 以秒為單位，而轉(zhuǎn)速是以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù) r/min 為單位，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 ZTcMn 160? 在上式中 ,Z和 Tc 均為常值 ,因此轉(zhuǎn)速 n 正比于脈沖個(gè)數(shù) M1。所以 M 法測(cè)速只適用于高速段。在編碼器兩個(gè)相鄰輸出脈沖的間隔時(shí)間內(nèi)，用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)已知頻率為 f0 的高頻時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由此來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)速，稱為 T 法測(cè)廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 23 速。在 T法測(cè)速中，準(zhǔn)確的測(cè)速時(shí)間 Tt 是用所得的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù) M2 計(jì)算出來(lái)的，即 Tt=M2/f0，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 206060 ZMfZT ?? 高速時(shí) M2 小，量化誤差大，隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差減小，所以 T 法測(cè)速適用于低速段。設(shè)高頻時(shí)鐘脈沖的頻率為 f0，則準(zhǔn)確的測(cè)速時(shí)間 Tt=M2/f0，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 2 011 6060 ZM fMZTMn t ?? 采用 M/T 法測(cè)速時(shí)，應(yīng)保證高頻時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器與旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖計(jì)數(shù)器同時(shí)開啟與關(guān)閉，以減少誤差，只有等到編碼器輸出脈沖前沿到達(dá)時(shí)，