晶閘管串級(jí)調(diào)速雙閉環(huán)系統(tǒng)2

1、江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院電力拖動(dòng)綜合課程設(shè)計(jì)專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 設(shè)計(jì)題目： 交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)設(shè)計(jì)-C 設(shè)計(jì)報(bào)告格式25分設(shè)計(jì)內(nèi)容45分答辯考勤總計(jì)得分封面3頁(yè)面布局5目錄格式3圖表質(zhì)量4間行距、字體5頁(yè)眉頁(yè)腳5設(shè)計(jì)題目分析5系統(tǒng)控制方案8設(shè)備計(jì)算、選型7電氣原理圖調(diào)節(jié)器參數(shù)整定或程序設(shè)計(jì)101020主電路5控制電路5總圖5 2012年11月前言現(xiàn)代工業(yè)的電力拖動(dòng)一般都要求局部或全部的自動(dòng)化，因此必然要與各種控制元件組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，而電力拖動(dòng)則可視為自動(dòng)化電力拖動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。在這一系統(tǒng)中可對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制。隨著近代電力電

2、了技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，自動(dòng)化電力拖動(dòng)正向著計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的方向邁進(jìn)。以達(dá)到高速、優(yōu)質(zhì)、高效率地生產(chǎn)。在大多數(shù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，自動(dòng)化的電力拖動(dòng)系統(tǒng)仍然是不可缺少的組成部分。另外，低成本自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外的注意。特別對(duì)于小型企業(yè)，應(yīng)用適用技術(shù)的設(shè)備，不僅有益于獲得經(jīng)濟(jì)效益，而且能提高生產(chǎn)率、可靠性與柔性，還有易于應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)化的電力拖動(dòng)系統(tǒng)更是低成本自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。通常把電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩個(gè)分支。變流技術(shù)也稱為電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)，它包括用電力電子器件構(gòu)成各種電力變換電路和對(duì)這些電路進(jìn)行控制

3、的技術(shù)，以及由這些電路構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。一、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)31.1主電路方案的確定31.2系統(tǒng)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)要求41.3串級(jí)調(diào)速原理及基本類型41.4電動(dòng)機(jī)供電方案的確定6二、電動(dòng)機(jī)容量校核82.1最大轉(zhuǎn)差率82.2轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓82.3最大直流整流電流92.4最大直流整流電阻92.5定子電阻92.6電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩102.7折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗10三、整流二極管的選擇103.1整流二極管電壓的選擇103.2整流二極管電流的選擇11四、逆變變壓器的參數(shù)計(jì)算114.1概述114.2逆變壓器二次側(cè)參數(shù)的初步計(jì)算114.3逆變變壓器計(jì)算14五、硅整流元件及晶閘管的選擇155.1參

4、數(shù)計(jì)算155.2調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)15六、平波電抗器電感量的計(jì)算186.1轉(zhuǎn)子直流回路平波電抗器的作用186.2電感的計(jì)算186.3啟動(dòng)方式的確定19七、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算207.1雙閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算207.2雙閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算21八、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)238.1供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)238.2調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)24設(shè)計(jì)心得25參考文獻(xiàn)26交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)設(shè)計(jì)題目某提升機(jī)最大負(fù)載功率為，調(diào)速范圍要求D=4，選用晶閘管串級(jí)調(diào)速雙閉環(huán)系統(tǒng)，整流器才用三相橋式整流電路，逆變器采用三相橋式全控電路。要求：1.選擇電機(jī)。2.逆變變壓器參數(shù)計(jì)算。3.整流電路和逆變電路器件的選型4.平波電抗器電感的計(jì)算

5、晶閘管串級(jí)調(diào)速的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)一、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)1.1主電路方案的確定對(duì)于交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)轉(zhuǎn)差功率消耗較大，從而限制了調(diào)速范圍。如果要設(shè)法回收轉(zhuǎn)差功率，就需要在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)施加控制，此時(shí)可以采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。常見(jiàn)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)用轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，這種調(diào)速方法簡(jiǎn)單、操作方便且價(jià)格便宜，但在電阻上將消耗大量的能量，效率低，經(jīng)濟(jì)性差，同時(shí)由于轉(zhuǎn)子回路附加電阻的容量大，可調(diào)的級(jí)數(shù)有限，不能實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。為了克服上述缺點(diǎn)，必須尋求一種效率較高、性能較好的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率同饋型調(diào)速方法，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)就是一個(gè)很好的解決方案。串級(jí)調(diào)速是通過(guò)繞線式異

6、步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢(shì)而產(chǎn)生的。它屬于變轉(zhuǎn)差率來(lái)實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速的。與轉(zhuǎn)子串電阻的方式不同，串級(jí)調(diào)速可以將異步電動(dòng)機(jī)的功率加以應(yīng)用（回饋電網(wǎng)或是轉(zhuǎn)化為機(jī)械能送回到電動(dòng)機(jī)軸上），因此效率高。它能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，低速時(shí)機(jī)械特性也比較硬。特別是晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能比較完善，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。1.2系統(tǒng)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)要求若采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，則可以近似在電機(jī)最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機(jī)的允許過(guò)載能力，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來(lái)，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，此時(shí)起動(dòng)電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是

7、線性增長(zhǎng)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(dòng)過(guò)程。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。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)載電流小于時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差。得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過(guò)程中表

8、現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。 1.3串級(jí)調(diào)速原理及基本類型假定異步電動(dòng)機(jī)的外加電源電壓及負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不變則電動(dòng)機(jī)在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流近似保持不變。若在轉(zhuǎn)子回路中引入一個(gè)頻率與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相同，而相位相同或相反的附電勢(shì)則轉(zhuǎn)子電流為 式中： ：轉(zhuǎn)子回路電阻； ：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗；：轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電勢(shì) ；電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s很小，故。忽略有,上式中，為取決于電動(dòng)機(jī)的一個(gè)常數(shù)，所以，改變附加電勢(shì)可以改變轉(zhuǎn)差率S，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。設(shè)當(dāng)= 0時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速，即,由（式1-2）可見(jiàn)，當(dāng)附加電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子相電勢(shì)相位相反時(shí)（前取負(fù)號(hào)），改變的大小

9、，可在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，這種調(diào)度方式稱為低同步串級(jí)調(diào)速，且附加電勢(shì)與轉(zhuǎn)子相電勢(shì)相位相同時(shí)（前取正號(hào)），改變的大小，可在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，這種調(diào)度方式稱為超同步串級(jí)調(diào)速（即s <0）。串級(jí)調(diào)速四種基本狀態(tài)方式下能量傳遞方式如圖1-1所示，圖中不計(jì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部各種損耗，即認(rèn)定定子輸入功率P即為轉(zhuǎn)子輸出功率。圖1-1 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的基本狀態(tài)方式晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)是在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)用大功率的晶閘管或二極管，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差頻率交流電變?yōu)橹绷麟?，再用晶閘管逆變器將轉(zhuǎn)子電流返回電源以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方式。電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖，見(jiàn)圖1-2圖1-2 電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖1.4電動(dòng)機(jī)供

10、電方案的確定變電壓調(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(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱G-M系統(tǒng)，用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。用靜止的可控整流器，例如，晶閘管可控整流器，以獲得可調(diào)直流靜止可控整流器又稱V-M系電壓。通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM，用恒定直流或不可控整流電源

11、供電，利用直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器產(chǎn)生可變的平均電壓。受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。根據(jù)本此設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和特點(diǎn)選V-M系統(tǒng)。在V-M系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動(dòng)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時(shí)電壓Ud。 由于要求直流電壓脈動(dòng)較小，故采用三相整流電路?？紤]使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三相橋式全控整流電壓的脈 動(dòng)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(diǎn)。并且晶閘管可控整流裝置無(wú)噪聲、無(wú)磨損、響應(yīng)快、 體積小、重量輕、投資省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同時(shí)

12、，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。在一般情況下，晶閘管變流裝置所需的交流電供電壓與電網(wǎng)往往不一致。另外為了減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求能夠隔離，所以通常要配用整流變壓器。為了抑制諧波干擾，一般采用接法的整流變壓器。考慮到異步電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩的降低，功率因數(shù)的降低和轉(zhuǎn)子損耗增大等因素，不論對(duì)于新設(shè)計(jì)的或是改造的都應(yīng)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行重新選擇的計(jì)算，串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的容量計(jì)算如下：式中，串級(jí)調(diào)速系數(shù)，一般取1.2左右。對(duì)于在長(zhǎng)期低速運(yùn)行的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，該取大一點(diǎn)；按照常規(guī)運(yùn)算方式計(jì)算的電動(dòng)機(jī)容量。從產(chǎn)品手冊(cè)中選擇的電動(dòng)機(jī)容量本設(shè)計(jì)采

13、用內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速電機(jī)及其控制裝置技術(shù)手冊(cè)提供的有關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)而成。該電機(jī)定額為連續(xù)定額S1，基本防護(hù)等級(jí)為IP23，基本冷卻方法為ICO1，基本結(jié)構(gòu)和安裝方式為IBM3?？刂齐姍C(jī)型號(hào)JRNT1512-4最高/最低轉(zhuǎn)速1480/690r/min額定功率48kW效率95%定子電壓/電流380V/85.9A功率因數(shù)0.87轉(zhuǎn)子電壓/電流340V/81A控制裝置型號(hào)JC4-800A/800V表1-1 繞線式異步電動(dòng)機(jī)由于調(diào)速范圍小，且對(duì)動(dòng)、靜態(tài)性能有一定性能要求，選用晶閘管串級(jí)調(diào)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)比較合適。整流器采用三相橋式全控整流電路。二、電動(dòng)機(jī)容量校核2.1最大轉(zhuǎn)差率式中：電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，近似等于電

14、動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速； ：串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的最低工作轉(zhuǎn)速；：調(diào)速范圍  D=42.2轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓型號(hào)KITKUTKUVKIVKILKLK 三相帶中線0.3670.670.5770.4721.3510.866三相橋0.3671.350.8150.8161.0520.5雙三相橋串聯(lián)0.3672.70.8161.5781.0340.360.52雙三相橋并聯(lián)0.1841.350.4180.7891.0310.260.32表2-1 變流器主電量計(jì)算系數(shù) 1式中： ：轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電勢(shì) ；  ：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表2-1；則  2.3最大直流整流電流式中： M

15、60;：電動(dòng)機(jī)的電流過(guò)載倍數(shù)，近似等于轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)2； I2N ：轉(zhuǎn)子線電流額定值； KIV ：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表2-1； IdN：轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定值 ；IdN= I2N/ KIV； 1.1：考慮到轉(zhuǎn)子電流畸變等因素的影響而引如的系數(shù)；則 2.4最大直流整流電阻2.5定子電阻定轉(zhuǎn)子繞組的變比=折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的定子電阻=2.6電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩2.7折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗三、整流二極管的選擇 3.1整流二極管電壓的選擇 設(shè)每個(gè)橋臂上串聯(lián)的整流二極管數(shù)目為N=3，則每個(gè)二極管的反向重復(fù)峰值為 式中： ： 電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)上表 2-1； ：轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電勢(shì) ； ：均壓

16、系數(shù)，一般取0.9。對(duì)于元件不要串聯(lián)時(shí)取1 ；由上式可見(jiàn)，整流二極管所承受的最高電壓與最低電壓與系統(tǒng)的調(diào)速范圍D有關(guān)，調(diào)速范圍越高，元件承受的電壓越高 。則： 3.2整流二極管電流的選擇 在大容量串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中,需要將幾個(gè)整流二極管并聯(lián)使用。設(shè)并聯(lián)支路數(shù)為Np = 3則每個(gè)整流二極管的電流計(jì)算如下： 式中： K ：電流計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表2-1； I：轉(zhuǎn)子整流器最大直流整流電流； K ：均流系數(shù)。其值可取0.80.9，對(duì)于元件不并聯(lián)的情況下取1 ；四、逆變變壓器的參數(shù)計(jì)算 4.1概述對(duì)于不同的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子額定電壓和不同的調(diào)速范圍、要求有不同的逆變變壓器二次側(cè)電壓與其匹配；同時(shí)也希逐轉(zhuǎn)子電路與交流電

17、網(wǎng)之間實(shí)行電隔離，因此一般串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中均需配置逆變變壓器。 4.2逆變壓器二次側(cè)參數(shù)的初步計(jì)算 逆變壓器二次側(cè)電壓根據(jù)最低轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子最大整流電壓與逆變器最大電壓相等的原則確定： 式中： U：逆變變壓器二次側(cè)線電壓 ； U：轉(zhuǎn)子整流器最大輸出直流電壓； K ：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表2-1； ：最小逆變角，一般取30°； 即， 逆變變壓器折算至直流側(cè)電抗，則，折算到直流側(cè)等效電阻平波電抗器直流電阻在串級(jí)調(diào)速狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的額定轉(zhuǎn)速當(dāng)S=1時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子折算到直流側(cè)的等效電阻為1.73，故電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩考慮到換相重疊角的影響，并經(jīng)線性化處理，上式中為則轉(zhuǎn)矩降低系數(shù)為串級(jí)調(diào)速狀態(tài)運(yùn)行時(shí)最高轉(zhuǎn)速

18、的確定直流回路總等效電阻為式中，電動(dòng)機(jī)折算到直流側(cè)的等效電阻，可按功率相等的原則進(jìn)行折算，即得 最大電流時(shí)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)為：最大轉(zhuǎn)速：則 轉(zhuǎn)速降低系數(shù)電動(dòng)機(jī)校驗(yàn)或即，所選電動(dòng)機(jī)符合要求。所以，時(shí)，換相重疊角為系統(tǒng)工作在第一工作區(qū)。4.3逆變變壓器計(jì)算逆變變壓器二次側(cè)線電壓又因?yàn)?逆變變壓器計(jì)算容量為逆變變壓器一次側(cè)電流因此修正為 符合前面所取的值五、硅整流元件及晶閘管的選擇5.1參數(shù)計(jì)算式中 （三相橋式電路、電感性負(fù)載）取 因?yàn)?取 選擇硅整流元件ZP150-12六只，晶閘管KP150-12六只。5.2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)。設(shè)計(jì)晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額

19、定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)措施。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。5.2.1過(guò)電壓保護(hù)不能從根本上消除過(guò)電壓的根源，只能設(shè)法將過(guò)電壓的幅值抑制到安全限度之內(nèi)，這是過(guò)電壓保護(hù)的基思想。抑制過(guò)電壓的方法不外乎三種：用非先行元件限制過(guò)電壓 的幅度；用電阻消耗產(chǎn)生過(guò)電壓的能量；用儲(chǔ)能元件吸收產(chǎn)生過(guò)電壓的能量。實(shí)用中常視需要在電路的不同部位選用不同的方法，或者在同一部位同時(shí)用兩種不同保 護(hù)方法。以過(guò)電壓保護(hù)的部位來(lái)分，有交流側(cè)過(guò)壓保護(hù)、直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)和器件兩端的過(guò)電壓保護(hù)三種。1、交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)本設(shè)計(jì)采用阻容保護(hù)  即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進(jìn)

20、行保護(hù)。如圖5-1所示：圖5-1 阻容保護(hù)電路圖變壓器接法單相三相、二次聯(lián)結(jié)三相二次聯(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1/3C3CC電阻3R1/3RR表5-1 變壓器連接及阻容選擇對(duì)于三相電路，和的值可按表5-1換算。本系統(tǒng)采用D-Y連接。S=1.9299KVA，          U2=120V                &

21、#160;                                 變壓器勵(lì)磁電流百分?jǐn)?shù)Iem取值：當(dāng) S=110KVA時(shí)，對(duì)應(yīng)的Iem=41，所以Iem取3。C 6IemS/U22= ×6×3×34×103/1202=1

22、4.17µF選取20µF的鋁電解電容器。變壓器短路電壓比選?。?#160; S=110KVA，I=15，所以I取3。 2.3 U22/S =2.3×1202/1.9299×103 =9.37即，選取電阻為ZB1-10的電阻。2、直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)直流側(cè)保護(hù)可采用與交流側(cè)保護(hù)相同保護(hù)相同的方法，可采用阻容保護(hù)和壓敏電阻保護(hù)。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成加大。因此，一般不采用阻容保護(hù)，而只用壓敏電阻作過(guò)電壓保護(hù),如圖(3-2)所示。U1MA=（1.8-2.2）UDC=(1.8-2.2) ×230=414-460V選MY31-440/5

23、型壓敏電阻。允許偏差+10（484V）。晶閘管及整流二極管兩端的過(guò)電壓保護(hù)查表5-2；晶閘管額定電流/A1020501002005001000電容/F0.10.150.20.250.512電阻/1008040201052圖5-2  壓敏電阻保護(hù)的接法抑制晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路方法。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值 的1.11.15倍得 C=0.1µF，R=100。選R為0.2µF的CZJD-2型金屬化紙介質(zhì)電容器。PR=fCUm2×10-6=50×0.2×10-6×( ×120)

24、2×10-6=0.45×10-6W即，選R為20普通金屬膜電阻器，RJ-0.5。3、器件兩端的過(guò)電壓保護(hù)快速熔斷器的斷流時(shí)間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施?？焖偃蹟嗥骺梢园惭b在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。1） 交流側(cè)快速熔斷器的選擇 I2=5.37A 選取RLS-10快速熔斷器，熔體額定電流6A。2）晶閘管串連的快速熔斷器的選擇 I=I2=5.37A，IT= 3.11A選取RLS-10快速熔斷器，熔體額定電流4A。3）電壓和電流上升率的限制電壓上升率 ：正相電壓上升率 較大時(shí)，會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。造成電壓上升

25、率 過(guò)大的原因一般有兩點(diǎn)：由電網(wǎng)侵入的過(guò)電壓；由于晶閘管換相時(shí)相當(dāng)于線電壓短路，換相結(jié)束后線電壓有升高，每一次換相都可能造成過(guò)大。限制過(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 降低。電流上升率 ：導(dǎo)通時(shí)電流上升率太大，則可能引起門極附近過(guò)熱，造成晶閘管損壞。因此對(duì)晶閘管的電流上升率 必須有所限制。產(chǎn)生過(guò)大的原因，一般有：晶閘管導(dǎo)通時(shí)，與晶閘管并聯(lián)的阻容保護(hù)中的電容突然向晶閘管放電；交流電源通過(guò)晶閘管向直流側(cè)保護(hù)電容充電；直流側(cè)負(fù)載突然短路等等。限制 ，除在阻容保護(hù)中選擇合適的電阻外，也可采用與限制相同的措施，即在每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)電感。限制 和 的電感，可

26、采用空心電抗器，要求L（2030）H；也可采用鐵心電抗器，L值可偏大些。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。所以，為了防止每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)30H的電感。六、平波電抗器電感量的計(jì)算6.1轉(zhuǎn)子直流回路平波電抗器的作用一，使串級(jí)挑速在最小工作電流下仍能維持電流的連續(xù)；二，減小電流脈動(dòng)，把直流回路中的脈動(dòng)分量在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中造成的附加損耗控制在允許的范圍內(nèi)。6.2電感的計(jì)算一、電動(dòng)機(jī)等效電感二、逆變變壓器等效電感三、按電流連續(xù)要求的電感量式中 ， （三相橋式全控電路）即， 四、按限制電流脈動(dòng)要求的電感量式中， 最低次諧波電壓幅值；逆變變壓器

27、二次側(cè)相電壓有效值；最低次諧波頻率，對(duì)于三相橋式電路；電流脈動(dòng)系數(shù)，要求=0.05；（三相橋式全控電路）；則，選取平波電抗器，當(dāng)I=106.7A時(shí)電感量為8mH，I=5.35A時(shí)電感量不小于20mH 6.3啟動(dòng)方式的確定用串級(jí)調(diào)速裝置啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流由于，則需要在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)頻敏變阻器啟動(dòng)，待S=0.79，即n=315r/min時(shí)串級(jí)調(diào)速裝置再投入運(yùn)行。七、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算7.1雙閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算（1）取速度給定電壓 速度反饋系數(shù)（2）取電流給定電壓 電流反饋系數(shù) （3）取電流調(diào)節(jié)器輸出電壓最大值；晶閘管電壓放大倍數(shù)（4）晶閘管逆變器的滯后時(shí)間常數(shù)低速時(shí)靜差率要求的速度降由于采用

28、了抑止零點(diǎn)漂移的PI調(diào)節(jié)器，故穩(wěn)態(tài)時(shí)的速度降必須滿足：則因?yàn)椋?取 若取 電流環(huán) 故 靜差率 7.2雙閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算由前述分析可知，與均為轉(zhuǎn)差率S的函數(shù)，故電流環(huán)為非定常系統(tǒng)，但當(dāng)時(shí)的與值可按定常系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)具有良好的性能。電流環(huán)參數(shù)計(jì)算由公式知，將代入可以推得由于要求電流環(huán)超調(diào)量小，故電流環(huán)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。取 則令 故， 速度環(huán)參數(shù)計(jì)算由于系統(tǒng)要求抗擾性能及跟隨性能好，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且取h=5。取 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率又因?yàn)闈M足及的條件，故電流環(huán)可等效為慣性環(huán)節(jié)。則 若按 兩種計(jì)算結(jié)果基本一致，取。統(tǒng)飛輪矩按電動(dòng)飛輪矩的1.5倍考慮，即GD2=1.5×0.1=

29、0.15N·m八、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)三相橋式全控整流電路大多用于向阻感負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載供電（即用于直流電機(jī)傳動(dòng)），下面主要分析阻感負(fù)載時(shí)的情況，對(duì)于帶反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載的情況，只需在阻感負(fù)載的基礎(chǔ)上掌握其特點(diǎn)，即可把握其工作情況。 當(dāng)60o時(shí)，Ud波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓Ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。區(qū)別在于負(fù)載不同時(shí)，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流Id波形不同，電阻負(fù)載時(shí) Id 波形與 Ud 的波形形狀一樣。而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。圖6和圖7分別給出了三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載=0o和=30o的波形。  圖6中除給出Ud波形和Id波形外，還給出了晶閘管V