維修電工高級技師論文

1、職業(yè)技能鑒定高級技師論文論文題目：電流自適應(yīng)與平波電抗器在KPSF-35 傳動用自動控制系統(tǒng)中的組合應(yīng)用電流自適應(yīng)與平波電抗器在KPSF-35傳動用自動控制系統(tǒng)中的組合應(yīng)用 關(guān)鍵詞 傳動系統(tǒng) 平波電抗器 電流自適應(yīng)摘要 ：傳動用自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是采用平波電抗器維持電流連續(xù)來 維持電流連續(xù)和限制電流脈動，以此來確?？刂茖ο蟮墓ぷ?，但此種設(shè)計(jì) 造成系統(tǒng)銅耗較多、系統(tǒng)體積龐大笨重。電流自適應(yīng)也可解決問題但效果 欠佳，本設(shè)計(jì)采用“電流自適應(yīng)與平波電抗器組合應(yīng)用”的解決方案，充 分利用了各自的優(yōu)點(diǎn)，既降低了銅耗又最大限度滿足了系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài) 要求，提高了系統(tǒng)的性能價(jià)格比。一、概述在要求較高的傳

2、動用自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，被控制對象通常是他勵(lì)直 流電動機(jī)， 控制上采用電流、 轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)滿足系統(tǒng)的動態(tài)要求和靜態(tài)要求。 可控電源作為執(zhí)行部件，為使控制對象直流電動機(jī)運(yùn)行特性滿足要求，必 須保證其電流連續(xù)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用平波電抗器來維持電流連續(xù)和限制電 流脈動。 設(shè)計(jì)平波電抗器時(shí)， 一般系統(tǒng)理論上電流連續(xù)的臨界點(diǎn)在 5%額定 電流， 5%額定電流以下電流仍為斷續(xù)區(qū)，若系統(tǒng)要求更高，平波電抗器電 感量還要加大。因?yàn)殡娍蛊麟姼辛枯^大，造成系統(tǒng)體積龐大笨重，又因銅 耗較多，使性能價(jià)格比下降，同時(shí)在輕微負(fù)載時(shí)仍不能保證電流連續(xù)。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度和經(jīng)典控制論的看，電流連續(xù)與斷續(xù)僅僅是電流環(huán)數(shù)學(xué)模型的不同，

3、系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)模型均沒有改變。為此，只需要在電流斷續(xù)時(shí)將電流環(huán)數(shù)學(xué)模型與電流連續(xù)時(shí)數(shù)學(xué)模型保持一致即可解決電流斷續(xù)的問題，即引入電流自適應(yīng)環(huán)節(jié)，采用電流自適應(yīng)環(huán)節(jié)，理論上可達(dá)到使用平波電抗器時(shí)的數(shù)學(xué)模型，從而達(dá)到原設(shè)計(jì)要求滿足動態(tài)指標(biāo)。但實(shí)際上只是近似，實(shí)驗(yàn)證明，電流斷續(xù)檢測器LDJ的投入不可能達(dá)到理想化，整流輸出平均電壓整流輸出平均電流之間的數(shù)學(xué)模型，也只能近似與電流連續(xù)時(shí)相等，調(diào)節(jié)器小參數(shù)的改變和忽略對系統(tǒng)還是有一定影響?？紤]被控制對象對電流連續(xù)及電流脈動的要求，充分利用平波電抗器 的優(yōu)點(diǎn)、電流自適應(yīng)環(huán)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行優(yōu)化組合組成“平波電抗器+電流rH 、丁 ”X-卄、自適應(yīng)”方案。本次設(shè)計(jì)在

4、 20%額定電流以上采用平波電抗器維持電流連續(xù)，20%額定電流以下采用電流自適應(yīng)，平波電抗器電感量由原來的降到，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn) 滿足KPSF-35系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)（c i 5% a nW 10% 要求。二、電流斷續(xù)對直流電動機(jī)的機(jī)械特性以及傳動系統(tǒng)的影響1電流連續(xù)時(shí)直流電動機(jī)的機(jī)械特性電動勢公式Ea Ce nEa 直流電動機(jī)電樞端電動勢G直流電動機(jī)的電勢常數(shù)直流電動機(jī)每極下磁通n 直流電動機(jī)軸上轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩勢公式T CT I dT直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩G直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)I d直流電動機(jī)電樞電流電壓方程U d Ea ldRaR直流電動機(jī)電樞電阻機(jī)械特性UdnCeRa將可控整流輸出的一般形式UdUd0

5、 COS N U Id R )代入上式電流連續(xù)時(shí)機(jī)械特性為R 電樞回路總電阻曲線(r/min )d (A)2. 電流斷續(xù)時(shí)直流電動機(jī)的機(jī)械特性電流斷續(xù)時(shí)可控整流電路不存在換相，所以可用單回路進(jìn)行等效分析。如三相全控橋電路，假設(shè) VT1、VT2在3 t1 co t2導(dǎo)通，等效電路如圖所示回路電壓方程解微分方程得回路電流初始條件：t1時(shí)，id 06電樞電流平均值機(jī)械特性當(dāng)t2 時(shí)，id 0 代入回路電流方程6根據(jù)Id、n表達(dá)式，在某一a值時(shí)，給出不同的 3,可求得對應(yīng)的n和Id，繪制出電流斷續(xù)時(shí)機(jī)械特性曲線。(r/min )d (A)3. 對直流電動機(jī)的機(jī)械特性及傳動系統(tǒng)的影響(1) 理想空載轉(zhuǎn)速

6、升高。(2) 電流斷續(xù)時(shí)電動機(jī)機(jī)械特性顯著變軟。(3) 導(dǎo)致電動機(jī)軸上負(fù)載有很小的擾動會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速很大變化，使原設(shè)計(jì)系統(tǒng)不能達(dá)到動態(tài)及穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。(4) 整流裝置外特性變陡，等效內(nèi)阻大大增加，使電流環(huán)調(diào)節(jié)對象總放大倍數(shù)大大降低。三、常規(guī)解決辦法通常的解決方法是按5癥定電流連續(xù)時(shí)設(shè)置平波電抗器Ld設(shè)計(jì)課題：KPSF-35中，要求5%直流電動機(jī)額定電流時(shí)維持電流連續(xù)。電抗器計(jì)算如下：直流電動機(jī)電樞電感Z 82 數(shù)據(jù)：Pn=35KVYU n=230V,In=152A,P=2 ,n=1450r/min ,有補(bǔ)償繞組Kd計(jì)算系數(shù)，有補(bǔ)償電動機(jī) Kd=56,取6變壓器電感Kd 整流變壓器漏感計(jì)算系數(shù)，查

7、表Udl 變壓器短路電壓比，100KVA以下取Udl = ,容量越大，Udl越大（最大為）L2o變壓器副邊相電壓I d 電動機(jī)額定電流回路臨界電感K臨界電感計(jì)算系數(shù)，查表I dmin 電動機(jī)最小電流，一般取 | dmin = 5%lN因三相橋式電路變壓器兩相繞組串聯(lián)導(dǎo)電，為此，取2Lb平波電抗器計(jì)算參數(shù)表電路名稱臨界電最大脈最大脈動時(shí)輸出最整流變感計(jì)動時(shí)的低頻率壓器漏算系數(shù)Kia值f d (Hz)感計(jì)算系數(shù)Kb單相全控橋90100三相半波90150三相全控橋9030011帶平衡電抗器雙反星90300形平波電抗器電感由于平波電抗器電感量大時(shí)銅耗過高，體積大，導(dǎo)致設(shè)備造價(jià)高、體 積龐大、性能價(jià)格比

8、下降。四、“平波電抗器+電流自適應(yīng)”解決方案采用“平波電抗器+電流自適應(yīng)”方案，在ldmin=20癥定電流時(shí)由平波 電抗器維持電流連續(xù)及限制電流脈動，在I dmin =20%額定電流以下由電流自適應(yīng)環(huán)節(jié)保證電流連續(xù)時(shí)的數(shù)學(xué)模型，從而在大負(fù)載時(shí)電抗器工作，在輕 載時(shí)電流自適應(yīng)環(huán)節(jié)介入， 既滿足了高控制要求，又節(jié)省大部分銅耗幵支。 具體如下1平波電抗器計(jì)算2.電流自適應(yīng)環(huán)節(jié)(1) 電流連續(xù)時(shí)的電樞回路電流連續(xù)時(shí)由于時(shí)間常數(shù) T的存在，從Udo的突變到I d響應(yīng)不能瞬時(shí)完 成 模型是慣性環(huán)節(jié)1/ RITiS 1電動機(jī)樞回路電流連續(xù)時(shí)5dR電流連續(xù)時(shí)電樞回路等效總電阻(2) 電流斷續(xù)時(shí)的電樞回路電流斷

9、續(xù)時(shí)由于電感對電流的延緩作用已在一個(gè)波頭內(nèi)結(jié)束，Udo突變后，下一個(gè)波頭的Id也隨電壓變化，相當(dāng) Ti=0，模型是比例環(huán)節(jié)。電動機(jī)樞回路電流連續(xù)時(shí)Udo丄一dRR電流斷續(xù)時(shí)電樞回路等效總電阻(3)電流斷續(xù)時(shí)模型二電流斷續(xù)時(shí)模型Glt(S)Ki(11)iS連續(xù)時(shí)設(shè)計(jì)的電流調(diào)節(jié)器Glt(s)1 g RLT (s)1/ RKi(1 丄)1/R設(shè)計(jì)時(shí)取 t i=TiSiS 1Tis 1KiGlt(S)i Rs1電流斷續(xù)時(shí)要求LT是小時(shí)間常數(shù)積分調(diào)節(jié)1RiKi/R、(尹(4)實(shí)用電路C1電流連續(xù)時(shí)電流調(diào)節(jié)器RLT1.5M+LDJ電流斷續(xù)檢測器接電流檢測選艮R,貝yKi按電流連續(xù)設(shè)計(jì)的 PI的比例常數(shù)Rot i =F2G電流斷續(xù)時(shí)積分常數(shù)t i=RQ按電流連續(xù)設(shè)計(jì)的 PI的積分時(shí)間常數(shù)因積分時(shí)間常數(shù)很小，所以電流斷續(xù)時(shí)調(diào)節(jié)器近似為小時(shí)間常數(shù)的積 分調(diào)節(jié)器。即：1Glt（S）RiiRR2r1 -i sKiRR結(jié)束語通過KPSF-35設(shè)計(jì)的實(shí)踐證明，采用“平波電