轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程

1、個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱：電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目：轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)院系：電子信息與電氣工程學(xué)院學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：0/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用摘要：本文介紹了基于工程設(shè)計(jì)對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)直流調(diào)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理，利用晶閘管、二極管等器件設(shè)計(jì)了一個(gè)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流晶閘管調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)中設(shè)置了電流檢測(cè)環(huán)節(jié)、電流調(diào)節(jié)器以及轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，構(gòu)成了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)，前者通過(guò)電流元件的反饋?zhàn)饔梅€(wěn)定電流，后者通過(guò)轉(zhuǎn)速檢測(cè)元件的反饋?zhàn)饔帽３洲D(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差，從而使系統(tǒng)達(dá)到調(diào)節(jié)電流和轉(zhuǎn)速的目的。 b5E2RGbC

2、AP關(guān)鍵詞： 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；晶閘管；電流調(diào)節(jié)器；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；1/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用目錄1.引言 12.設(shè)計(jì)內(nèi)容 12.1 設(shè)計(jì)思路： 12.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成：22.3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)33. 方案實(shí)施 43.1 轉(zhuǎn)速給定電路設(shè)計(jì)43.2 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路設(shè)計(jì)43.3 電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)54 主電路保護(hù)電路設(shè)計(jì)641 過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)642 過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)75 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)86 控制電路設(shè)計(jì) 107 電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)1171 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1172 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)138 結(jié)論體會(huì) 149 參考文獻(xiàn)： 142/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用1.引言調(diào)速系統(tǒng)是當(dāng)今電力拖動(dòng)自動(dòng)控

3、制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一中系統(tǒng)。目前對(duì)調(diào)速性能要求較高的各類生產(chǎn)機(jī)械大多采用直流傳動(dòng)，簡(jiǎn)稱為直流調(diào)速。早在20世紀(jì) 40 年代采用的是發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，又稱放大機(jī)控制的發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在 40 年代廣泛應(yīng)用，但是它的缺點(diǎn)是占地大，效率低，運(yùn)行費(fèi)用昂貴，維護(hù)不方便等，特別是至少要包含兩臺(tái)與被調(diào)速電機(jī)容量相同的電機(jī)。為了克服這些缺點(diǎn)， 50 年代開(kāi)始使用水銀整流器作為可控變流裝置。這種系統(tǒng)缺點(diǎn)也很明顯，主要是污染環(huán)境，危害人體健康。 50 年代末晶閘管出現(xiàn)，晶閘管變流技術(shù)日益成熟，使直流調(diào)速系統(tǒng)更加完善。晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今主要的直流調(diào)速系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)。 p1Ean

4、qFDPw近幾年，交流調(diào)速飛速發(fā)展，逐漸有趕超并代替直流調(diào)速的趨勢(shì)。直流調(diào)速理論基礎(chǔ)是經(jīng)典控制理論，而交流調(diào)速主要依靠現(xiàn)代控制理論。不過(guò)最近研制成功的直流調(diào)速器，具有和交流變頻器同等性能的高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、高智能化特點(diǎn)。同時(shí)直流電機(jī)的低速特性，大大優(yōu)于交流鼠籠式異步電機(jī)，為直流調(diào)速系統(tǒng)展現(xiàn)了無(wú)限前景。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)行性能要求很高的機(jī)床還存在著很多不足，快速性還不夠好。而基于電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性都很理想。DXDiTa9E3d2.設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 設(shè)計(jì)思路：帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)，由于它能夠隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)的改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降的變化，所

5、以相對(duì)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)它能夠有效的減少穩(wěn)態(tài)速降。 RTCrpUDGiT當(dāng)反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)使用帶比例放大器時(shí)，它依靠被調(diào)量的偏差進(jìn)行控制的，因此是有靜差率的調(diào)速系統(tǒng)，而比例積分控制器可使系統(tǒng)在無(wú)靜差的情況下保持0/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用恒速，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。5PCzVD7HxA對(duì)電機(jī)啟動(dòng)的沖擊電流以及電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流，可以用附帶電流截止負(fù)反饋?zhàn)飨蘖鞅Ｗo(hù)，但這并不能控制電流的動(dòng)態(tài)波形。按反饋的控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該基本量基本不變，采用電流負(fù)反饋就應(yīng)該能夠得到近似的恒流過(guò)程。 jLBHrnAILg另外，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)

6、行調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)速。例如，在帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)中，同一調(diào)節(jié)器擔(dān)負(fù)著正常負(fù)載時(shí)的速度調(diào)節(jié)和過(guò)載時(shí)的電流調(diào)節(jié)，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)程均具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。 xHAQX74J0X按照電機(jī)理想運(yùn)行特性，應(yīng)該在啟動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只有轉(zhuǎn)速反饋，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性就在于當(dāng)負(fù)載電流小于最大電流時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要作用，當(dāng)電流達(dá)到最大值時(shí)，電流負(fù)反饋起主要作用，得到電流的自動(dòng)保護(hù)。 LDAYtRyKfE2.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成：a. 系統(tǒng)電路原理圖圖 2-1 為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理圖。圖中兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和 ACR分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

7、器和電流調(diào)節(jié)器，二者串級(jí)連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)。Zzz6ZB2Ltk兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸出都帶有限幅，ASR的輸出限幅什Uim 決定了電流調(diào)節(jié)器ACR的給定電壓最大值Uim ，對(duì)就電機(jī)的最大電流；電流調(diào)節(jié)器ACR輸出限幅電壓Ucm 限制了整流器輸出最大電壓值，限最小觸發(fā)角。dvzfvkwMI11/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用UfiRiCiCnRn+ACRId+R0ASRLM Uc+UnR0LM R0_Ud_+_+_R0+UiGTVUfn_+M_RP2TG+圖21 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電路

8、原理圖b.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖 2-2為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，由于電流檢測(cè)信號(hào)中常含有交流分量，須加低通濾波，其濾波時(shí)間常數(shù)Toi 按需要選定。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號(hào)中的交流分量，但同時(shí)也給反饋信號(hào)帶來(lái)了延滯。為了平衡這一延滯作用，在給定信號(hào)通道中加入一個(gè)相同時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。其作用是：讓給定信號(hào)和反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)同樣的延滯，使二者在時(shí)間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜?，從而帶?lái)設(shè)計(jì)上的方便。 rqyn14ZNXI由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電機(jī)的換向紋波，因此也需要濾波，濾波時(shí)間常數(shù)用Ton 表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道中也配上時(shí)間常數(shù)為T(mén)on 的給定濾波環(huán)節(jié)。

9、EmxvxOtOcoUi(s)U c(s)E(s)IdU n(s)1+1+ks+1 / R+R1 n(s)Ton s 1ASRACRCeTois1Tss 1lTmsU d0(s)T s 1_U fnUfiIdl(s)電流環(huán)Tois1Ton s1Toi電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)Ton轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)圖 2 2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖2/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用2.3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)一般來(lái)說(shuō)，我們總希望在最大電流受限制的情況下，盡量發(fā)揮直流電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，使電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)以盡可能大的加速度起動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，電流應(yīng)快速下降，保證輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)1 。這種理想的

10、起動(dòng)過(guò)程如圖 2.3 所示。為實(shí)現(xiàn)在約束條件快速起動(dòng)，關(guān)鍵是要有一個(gè)使電流保持在最大值的恒流過(guò)程。根據(jù)反饋控制規(guī)律，要控制某個(gè)量，只要引入這個(gè)量的負(fù)反饋。因此采用電流負(fù)反饋控制過(guò)程，起動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升，而要保持電流恒定，只需電流負(fù)反饋；穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，要求轉(zhuǎn)矩保持平衡，需使轉(zhuǎn)速保持恒定，應(yīng)以轉(zhuǎn)速負(fù)反饋為主。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。即為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。SixE2yXPq5nn0t圖 2.3 理想啟動(dòng)過(guò)程3. 方案實(shí)施3.1 轉(zhuǎn)速給定電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速給定電路主要由滑動(dòng)變阻器構(gòu)成，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器即可獲得相應(yīng)大小的給定信號(hào)。轉(zhuǎn)速給定電路可以產(chǎn)生幅值可調(diào)和極性可變的階躍給定電壓或可平滑

11、調(diào)節(jié)的給定電壓。其電路原理圖如圖3.1 所示。 6ewMyirQFL3/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 3.1 轉(zhuǎn)速給定電路原理圖3.2 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路的主要作用是將轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為與轉(zhuǎn)速稱正比的電壓信號(hào)，濾除交流分量，為系統(tǒng)提供滿足要求的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路主要由測(cè)速發(fā)電機(jī)組成，將測(cè)速發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)同軸連接，測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出端即可獲得與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波整流之后即可作為轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)反饋回系統(tǒng)。其原理圖如圖3.2 所示。 kavU42VRUs圖 3.2 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路原理圖4/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用3.3 電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)電流檢測(cè)電路的主要作用是獲得與主電路

12、電流成正比的電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波整流后，用于控制系統(tǒng)中。該電路主要由電流互感器構(gòu)成，將電流互感器接于主電路中，在輸出端即可獲得與主電路電流成正比的電流信號(hào)，起到電氣隔離的作用。其電路原理圖如圖 3.3 所示。 y6v3ALoS89圖 3.3 電流檢測(cè)電路原理圖4 主電路保護(hù)電路設(shè)計(jì)電力半導(dǎo)體元件雖有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，但承受過(guò)電流和過(guò)電壓的性能都比一般電氣設(shè)備脆弱的多，短時(shí)間的過(guò)電流和過(guò)電壓都會(huì)使元件損壞，從而導(dǎo)致變流裝置的故障。因此除了在選擇元件的容量外，還必須有完善的保護(hù)裝置。M2ub6vSTnP4 1 過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)晶閘管對(duì)過(guò)電壓很敏感，當(dāng)正向電壓超過(guò)其斷態(tài)重復(fù)峰值值電壓一定值時(shí)，就會(huì)誤導(dǎo)通，

13、引發(fā)電路故障；當(dāng)外加的反向電壓超過(guò)其反向重復(fù)峰值電壓一定值時(shí)，晶閘管將會(huì)立即損壞。因此，必須研究過(guò)電壓的產(chǎn)生原因及抑制過(guò)電壓的方法。過(guò)電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電壓功率或系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)生了激烈的變化，使得系統(tǒng)5/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用來(lái)不及轉(zhuǎn)換，或者系統(tǒng)中原來(lái)積聚的電磁能量不能及時(shí)消散而造成的。本設(shè)計(jì)采用如右圖 4.3 阻容吸收回路來(lái)抑制過(guò)電壓。 0YujCfmUCw 通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式圖 4.1阻容吸收回路得：由于一個(gè)周期晶閘管充放電各一次，因此功率選擇留因此，電阻電容56 倍裕量R選擇 阻值為C選擇 容量為, 功率選擇 1W的電阻。的電容。4 2 過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)電流保護(hù)措施有下面幾種，可以

14、根據(jù)需要選擇其中一種或數(shù)種。<1）在交流進(jìn)線中串接電抗器或采用漏抗較大的變壓器，這些措施可以限制短路短路電流。<2）在交流側(cè)設(shè)置電流檢測(cè)裝置，利用過(guò)電壓信號(hào)去控制觸發(fā)器，使脈沖快速后移或?qū)γ}沖進(jìn)行封鎖。<3）交流側(cè)經(jīng)電流互感器接入過(guò)電流繼電器或直流側(cè)接入過(guò)電流繼電器，可以在發(fā)生過(guò)電流時(shí)動(dòng)作，斷開(kāi)主電路。eUts8ZQVRd<4）對(duì)于大容量和中等容量的設(shè)備以及經(jīng)常逆變的情況，可以用直流快速開(kāi)關(guān)進(jìn)6/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用行過(guò)載或短路保護(hù)。直流開(kāi)關(guān)的應(yīng)根據(jù)下列條件選擇：sQsAEJkW5T 快速開(kāi)關(guān)的額定電流額定整流電流。 快速開(kāi)關(guān)的額定電壓額定整流電壓。 快速開(kāi)關(guān)的

15、分?jǐn)嗄芰χ绷鱾?cè)外部短路時(shí)穩(wěn)態(tài)短路電流平均電流平均值?？焖匍_(kāi)關(guān)的動(dòng)作電流按電動(dòng)機(jī)最大過(guò)載電流整定GMsIasNXkA式中， K 為電動(dòng)機(jī)最大過(guò)載倍數(shù)，一般不大于2.7 ；為直流電動(dòng)機(jī)的額定電流。<5）快速熔斷器它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè)，在直流側(cè)與元件直接串聯(lián)。在選擇時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題： 快熔的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值。 熔斷器的額定電流應(yīng)大于溶體的額定電流。 溶體的額定電流可按下式計(jì)算1三相交流電路的一次側(cè)過(guò)電流保護(hù)在本設(shè)計(jì)中，選用快速熔斷器與電流互感器配合進(jìn)行三相交流電路的一次側(cè)過(guò)電流保護(hù)，保護(hù)原理圖4.2 如下：圖 4.2一次側(cè)過(guò)電流保護(hù)電路<1）熔斷器額定電壓選擇

16、：其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的線電壓為380V，熔斷器額定電壓可選擇400V。<2）熔斷器額定電流選擇：其額定電流應(yīng)大于或等于電路的工作電流。本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的電流7/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用熔斷器額定電流因此，如右圖在三相交流電路變壓器的一次側(cè)的每一相上串上一個(gè)熔斷器，按本課題的設(shè)計(jì)要求熔斷器的額定電壓可選400V，額定電流選 25A。TIrRGchYzg2晶閘管過(guò)電流保護(hù)晶閘管不僅有過(guò)電壓保護(hù)，還需要過(guò)電流保護(hù)。由于半導(dǎo)體器件體積小、熱容量小，特別像晶閘管這類高電壓、大電流的功率器件，結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制，否則將遭至徹底損壞。當(dāng)晶

17、閘管中流過(guò)的大于額定值的電流時(shí)，熱量來(lái)不及散發(fā)，使得結(jié)溫迅速升高，最終將導(dǎo)致結(jié)層被燒壞。晶閘管過(guò)電流保護(hù)方法中最常用的是快速熔斷器?？焖偃蹟嗥饔摄y質(zhì)熔絲埋于石英砂內(nèi)，熔斷時(shí)間極短，可以用來(lái)保護(hù)晶閘管。壓可選擇350V。 7EqZcWLZNX5 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門(mén)極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在學(xué)要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： lzq7IGf02E<1 ）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于 60°

18、或采用相隔 60°的雙窄脈沖。 zvpgeqJ1hk<2 ）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外寒冷場(chǎng)合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流 3 5 倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá)12Aus。 NrpoJac3v1<3 ）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過(guò)晶閘管門(mén)極的電壓、電流和功率定額，且在門(mén)極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。1nowfTG4KI<4 ）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。在本設(shè)計(jì)中最主要的是第1、2 條。理想的觸發(fā)脈沖電流波形如圖5.1 。8/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 5.1 理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形-脈沖前沿上升時(shí)間 <

19、;）-強(qiáng)脈沖寬度-強(qiáng)脈沖幅值 <）-脈沖寬度- 脈沖平頂幅值 <）常用的晶閘管觸發(fā)電路如圖5.2 。它由 V1、V2 構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器TM 及附屬電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。當(dāng)12V、V 導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)脈沖變壓器向晶閘管的門(mén)極和陰極之間輸出出發(fā)脈沖。 VD1 和 R3是為了 V1、 V2 由導(dǎo)通變?yōu)橹苯貢r(shí)1脈沖變壓器 TM2 釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)的。為了獲得觸發(fā)脈沖波形中的強(qiáng)脈沖部分，34還需適當(dāng)附加其它的電路環(huán)節(jié)。 fjnFLDa5ZoE2E1VD1VD2R1TMR4VD3R3V1R2V2圖 5.2觸發(fā)電路6 控制電路設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其原

20、理圖如圖6.1 所示。9/191234個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 6.1 雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖為了獲得良好的靜動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI 調(diào)節(jié)器。圖4.7中標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入輸出的實(shí)際極性，他們是按照電力電子變換器的控制電壓Uc 為正電壓的情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)算放大器的倒相作用。圖3.7 為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。圖 3.8 為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。ACR 和 ASR 的輸入、輸出信號(hào)的極性，主要視觸發(fā)電路對(duì)控制電壓的要求而定。若觸發(fā)器要求ACR 的輸出 Uct 為正極性，由于調(diào)節(jié)器一般為反向輸入，則要求ACR 的輸入 Ui* 為負(fù)極性，所以，要求 ASR 輸入

21、的給定電壓 Un* 為正極性。本文基于這種思想進(jìn)行ASR 和ACR 設(shè)計(jì)。 tfnNhnE6e5圖 6.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖 6.3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖10/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用7 電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，一般是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)，調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)取決于穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)校正的要求，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)校正的設(shè)計(jì)與調(diào)試都是按先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的順序進(jìn)行，在動(dòng)態(tài)過(guò)程中可以認(rèn)為外環(huán)對(duì)內(nèi)環(huán)幾乎無(wú)影響，而內(nèi)環(huán)則是外環(huán)的一個(gè)組成環(huán)節(jié) 3 。由于典型型系統(tǒng)的跟隨性能由于典型型系統(tǒng)，而典型型系統(tǒng)的抗擾性能優(yōu)于典型型系統(tǒng)，因此一般來(lái)說(shuō)，從快速啟動(dòng)系統(tǒng)的要求出發(fā)，可按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電

22、流環(huán)；由于要求轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速環(huán)應(yīng)按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)法是建立在頻率特性理論基礎(chǔ)上的，只需將典型系統(tǒng)和典型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性作為調(diào)速系統(tǒng)僅有的兩種預(yù)期特性。HbmVN777sL7 1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1. 確定時(shí)間常數(shù)<1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts。則，三相橋式電路的平均失控時(shí)間Ts=0.0017s。<2）電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi。三相橋式電路的每個(gè)波頭的時(shí)間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有 <12）Toi=3.3ms，因此取 Toi=2ms=0.002s。V7l4jRB8Hs<3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。2.選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)

23、要求 ，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差，可按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用 PI 型調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為83lcPA59W9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(shí)間常數(shù)。檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：Tl /=0.033/0.0037=8.92,參照表知典型I 型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 mZkklkzaaP3.計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)11/19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：=Tl =0.033s。電流開(kāi)環(huán)增益：要求時(shí)，取，因此因此，ACR的比例系數(shù) K=<KR）/<K

24、是 ） =<135.1*0.033*3.7 ）iI/(27*0.77>=0.793AVktR43bpw故而，我們?nèi)?R0=40K，則 Ri= K i R0 =0.793*40=31.72KCi =/Ri =0.033/31720=1ufCoi =4Toi/R0=4*0.002/4k=0.2uf7 2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1. 確定時(shí)間常數(shù)<1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/K I 。由前述已知，則<2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)，根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取.<3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求，選用 PI 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為12/

25、19個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用3. 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5，則 ASR的超前時(shí)間常數(shù)為則轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益K可得 ASR 的比例系數(shù)為K n =(h+1>CeTm /(2h R>= 34.92式中 電動(dòng)勢(shì)常數(shù) Ce=(Un-I nRn>/Nn。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) =0.007Vmin/r 。我們?nèi)?R0為 40K，則RN=K N RO=34.92*40K=1396.8K Cn=/Rn=0.087/1396.8k=0.06ufCon=4Ton/R0=4*0.01/40K=1uf8 結(jié)論體會(huì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動(dòng)過(guò)程波形的。按照 ASR 在起動(dòng)過(guò)程中的飽和情況，可將起動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)階段，即電流上升階段、恒流升速階段和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從起動(dòng)時(shí)