課程設(shè)計(jì)成果說(shuō)明書

1、課程設(shè)計(jì)成果說(shuō)明書題 目： 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 陳武 學(xué) 號(hào)： 110402104 學(xué) 院： 船舶與海洋工程學(xué)院 班 級(jí)： A11電氣 指導(dǎo)教師： 蘇玉香 浙江海洋學(xué)院教務(wù)處2014年 10 月 26 日浙江海洋學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表20 14 20 15 學(xué)年 第 一 學(xué)期學(xué)院 船舶與海洋工程學(xué)院 班級(jí) A11電氣 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名(學(xué) 號(hào)) 陳武110402104課程設(shè)計(jì)名 稱電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題 目雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日答辯評(píng)語(yǔ)及成績(jī)答辯小組教師簽名： 年 月 日 浙江海洋學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2014

2、 2015 學(xué)年 第 1 學(xué)期 學(xué)院 船舶與海洋工程學(xué)院 班級(jí) A11電氣 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名(學(xué)號(hào))陳武課程名稱電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成期限自 2014年 月 日至 2014 年 月 日 共 1 周設(shè)計(jì)依據(jù)1. 該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑地速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī)不可逆運(yùn)行，具有較寬地轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍（D10），系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作；2. 系統(tǒng)靜特性良好，無(wú)靜差（靜差率S2%）；3. 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)速超調(diào)量 n<8%，電流超調(diào)量i<5%，動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降n810%，調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間（調(diào)節(jié)時(shí)間）ts1s；4. 系統(tǒng)在5%負(fù)載以上變

3、化的運(yùn)行范圍內(nèi)電流連續(xù)；5. 調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過(guò)電壓、過(guò)電流等保護(hù)，并且有制動(dòng)措施。6. 電力電子變流電路采用晶閘管構(gòu)成的三相可控整流電路。第二組：晶閘管整流裝置：Rrec=0.15，Ks=36。負(fù)載電機(jī)額定數(shù)據(jù)：PN10kW，UN=220V，IN=53.5A，nN=1500r/min，Ra=0.37，1.5。系統(tǒng)總電阻R0.58 Tm=0.34S。設(shè)計(jì)要求及主要內(nèi)容1. 根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖。2. 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計(jì)算（包括整流變壓器、電力電子器件、平波電抗器與保護(hù)電路等）。3. 驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)

4、計(jì)（模擬觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)電路均可）。4. 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算：根據(jù)技術(shù)要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式及進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求。5. 繪制VM雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖（要求用計(jì)算機(jī)繪圖）。（建立傳遞函數(shù)方框圖），并研究參數(shù)變化時(shí)對(duì)直流電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響。6. 整理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)資料，課程設(shè)計(jì)總結(jié)，撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。參考資料1. 陳伯時(shí)主編。電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第3版）北京：機(jī)械出版社，2003. 72. 機(jī)械工程手冊(cè)、電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)，電機(jī)工程手冊(cè)第九卷自動(dòng)控制系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社，19

5、823. 朱仁初、萬(wàn)伯任，電力拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1994指導(dǎo)教師簽字日期摘要 電力拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能之間的能量轉(zhuǎn)換，而電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)也即運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)電壓，電流和頻率等輸入量，來(lái)改變工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩，速度和位移等機(jī)械量，是各種工作機(jī)械按人們期望的要求運(yùn)行，以滿足生產(chǎn)工藝及其他應(yīng)用的需要。  本文研究設(shè)計(jì)的是晶閘管整流器控制的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，主電路設(shè)計(jì)是依據(jù)晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波電抗器和保護(hù)電路等組成。整流變壓器和晶閘管整流調(diào)速裝置的功能是將輸入的交流電整流后變成直流電；平波電抗器的功

6、能是使輸出的直流電流更平滑；保護(hù)電路防止過(guò)流過(guò)壓等問題，整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。關(guān)鍵詞： 晶閘管、直流調(diào)速、雙閉環(huán)目錄一、 主電路的結(jié)構(gòu)形式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成11.1 主電的路結(jié)構(gòu)形式11.2 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成2二、主電路元部件的確定及其參數(shù)計(jì)算22.1 整流變壓器參數(shù)計(jì)算22.2 可控晶閘管參數(shù)計(jì)算32.3 平波電抗器參數(shù)計(jì)算32.4 整流電路及晶閘管保護(hù)電路設(shè)計(jì)4三、驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)5四、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)64.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)64.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)84.3調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖9五、總結(jié)10六 、參考文獻(xiàn)111、 主電路的結(jié)構(gòu)形式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成 1.1 主電

7、的路結(jié)構(gòu)形式 變壓調(diào)速是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主要調(diào)速方法，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)至少包含了兩個(gè)部分，即能夠調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的直流電源和產(chǎn)生被調(diào)轉(zhuǎn)速的指路電動(dòng)機(jī)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，可控直流電源主要有兩大類，第一類是相控整流器，他利用晶閘管把交流電源直接轉(zhuǎn)化可控的直流電源，第二類是直流脈寬變換器，他先利用不可控整流把交流電變換成直流電，然后用PWM脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)輸出的直流電壓。變壓器調(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：靜止可控整流器，旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。靜止可控整流器又稱V-M系統(tǒng)，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

8、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。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱G-M系統(tǒng)，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。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM受器件限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。由于本設(shè)計(jì)是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)電壓變化的控制精度要求較高，因此選用V-M系統(tǒng)滿足要求。  根據(jù)教材中所學(xué)的知識(shí)，我們知道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，故采用三相全控橋式整流電路?？紤]使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求，選擇晶

9、閘管三相全控橋整流器供電方案。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)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。綜合各種因素，選晶閘管三相全控橋整流電路為電動(dòng)機(jī)的電樞提供電壓是比較理想的選擇。本設(shè)計(jì)選用三相橋式全控整流電路，其原理如圖1-1所示，習(xí)慣將其中陰極連接在一起到3個(gè)晶閘管（）稱為共陰極；陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（）稱為共陽(yáng)極，另外通常習(xí)慣晶閘管從1至6的順序?qū)ǎ瑸榇藢⒕чl管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極

10、組中與a,b,c三相電源相接的3個(gè)晶體管分別是,共陽(yáng)極組中與a,b,c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別是。圖1-1 三相橋式全控整流電路原理圖其工作特點(diǎn)為：1）每個(gè)時(shí)刻均需2個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，形成向負(fù)載供電的回路，其中1個(gè)晶閘管是共陰極組的，1個(gè)是共陽(yáng)極組的，且不能為同一相的晶閘管。2)6個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖按的順序相為、位依次相差；共陰極組的脈沖依次差，共陽(yáng)極組也依次差;同一相的上下兩個(gè)橋臂即與，與，與脈沖相差。3） 整流輸出電壓一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣。4）在整流電路合閘啟動(dòng)過(guò)程中或電流斷續(xù)時(shí)，為保證電路的正常工作，需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有觸發(fā)脈沖。 1.2 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成

11、對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，我們希望在啟動(dòng)的過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，在達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速之后又希望只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋起作用，只用一個(gè)調(diào)節(jié)器顯然是不可能的，采用轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器應(yīng)該能行。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，如圖2-1所示，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速換在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的靜動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器

12、。圖1-2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示，速度調(diào)節(jié)器根據(jù)轉(zhuǎn)速給定電壓 和速度反饋電壓 的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，其輸出是電流的給定電壓 。電流調(diào)節(jié)器根據(jù)電流給定電壓 和電流反饋電壓的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，其輸出是功率變換器件的控制信號(hào) 。通過(guò) 電壓進(jìn)而調(diào)節(jié)整流裝置的輸出，即電機(jī)的電樞電壓，由于轉(zhuǎn)速不能突變，電樞電壓改變后，電樞電流跟著發(fā)生變化，相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩也跟著變化，由可知，只要與不相等那么轉(zhuǎn)速n會(huì)相應(yīng)的變化 二、主電路元部件的確定及其參數(shù)計(jì)算 2.1 整流變壓器參數(shù)計(jì)算 是一個(gè)重要的參數(shù)，選擇過(guò)低就會(huì)無(wú)法保證輸出額定電壓。選擇過(guò)大又會(huì)造成延遲角加大，功率因數(shù)變壞，整

13、流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。一般可按下式計(jì)算，即： 式中-理想情況下，時(shí)整流電壓與二次電壓之比，即；-延遲角為時(shí)輸出電壓與之比，即；電網(wǎng)波動(dòng)系數(shù)；11.2考慮各種因數(shù)的安全系數(shù)； 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由表查得 =2.34；取=0.9；角考慮10°裕量，則 =0.985根據(jù)任務(wù)書提供的數(shù)據(jù) 為了便于計(jì)算取120V；變壓比；副邊輸出有效電壓為=170V；副邊輸出有效電流=43.66A 考慮電機(jī)過(guò)載系數(shù)為那么輸出電流應(yīng)可以達(dá)到65A；變壓器容量為17065=19.14KVA； 考慮到晶閘管和電抗器的壓降，變壓器本身的漏磁，并根據(jù)變壓器應(yīng)留有一定裕量（1.3倍左右）的原則。應(yīng)選擇參數(shù)為額定

14、容量為25KVA，副邊輸出額定電流為65A的變壓器。 2.2 可控晶閘管參數(shù)計(jì)算 通常取晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時(shí)，額定電壓要留有一定裕量，一般取額定電壓為正常工作電壓時(shí)晶閘管所承受峰值電壓的2-3倍。本設(shè)計(jì)中峰值電壓293.9V，故晶閘管電壓定額為：587.9V881.8V取其電壓定額為600V 晶閘管的電流定額主要由其通態(tài)平均電流來(lái)標(biāo)稱，規(guī)定為晶閘管在環(huán)境為和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫是允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。因此在使用時(shí)同樣應(yīng)按照實(shí)際波形的電流與通態(tài)平均電流所造成的發(fā)熱效應(yīng)相等，即有效值相等的原則來(lái)選取

15、晶閘管的電流定額，并留有一定裕量。一般取其通態(tài)平均電流為此原則所得計(jì)算結(jié)果的1.52倍?？砂聪率接?jì)算： =(1.52)式中計(jì)算系數(shù)=/1.57由整流電路型式而定，為波形系數(shù)，為共陰極或共陽(yáng)極電路的支路數(shù)。當(dāng)時(shí)，三相全控橋電路=0.368故計(jì)算的晶閘管額定電流為=(1.52) ×0.368×(53.5×1.5)=44.29A59.06A，取50A。 2.3 平波電抗器參數(shù)計(jì)算 在V-M系統(tǒng)中，脈動(dòng)電流會(huì)增加電機(jī)的發(fā)熱，同時(shí)也產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械不利，為了避免或減輕這種影響，須設(shè)置平波電抗器。平波電抗器的電感量一般按低速輕載時(shí)保證電流連續(xù)的條件來(lái)選擇。通常首先給定

16、最小電流(以A為單位通常取電動(dòng)機(jī)額定電流的5%10%)，再利用它計(jì)算所需的總電感量（以為單位），減去電樞電感，即得平波電抗器應(yīng)有的電感值。 對(duì)于三相橋式整流電路總電感量為： L1=0.693=0.693=22.2mH 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。該脈動(dòng)電流可以看成一個(gè)恒定直流分量和一個(gè)交流分量組成。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。因此，應(yīng)在電直流側(cè)傳入平波抗器，用來(lái)限制輸出電流的脈動(dòng)量。平波電抗器的臨界電感量L2可由下式計(jì)算： 式中K2為與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)查表得1.045，Si為電流

17、最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常三相電路S i (510)%£，在這里，S i 取為8%。  電樞電感的計(jì)算公式為 P電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)，計(jì)算系數(shù)，對(duì)一般無(wú)補(bǔ)償電機(jī)：=812 那么電樞電感=6.85mH （取P=2,=10）由于變壓器的漏電感很小，可以忽略不計(jì)，那么平波電抗器電感值取為，取其電感值為,。2.4 整流電路及晶閘管保護(hù)電路設(shè)計(jì)晶閘管可控整流器組成的直流電源有一些不足之處，首先晶閘管是單向?qū)щ姷?，他不允許電流反向，給電動(dòng)機(jī)的可逆運(yùn)行帶來(lái)困難；另外晶閘管的可控性是基于對(duì)其門極的一項(xiàng)觸發(fā)控制，在較低速度運(yùn)行時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角很小，使得系統(tǒng)的功率因素也隨之減小，在交流會(huì)產(chǎn)生較大的諧波

18、電流引起電網(wǎng)電壓的畸變；更為嚴(yán)重的是，晶閘管對(duì)過(guò)電壓，過(guò)電流和過(guò)高的與都十分敏感，其中任意指標(biāo)超過(guò)允許值都可能在很短時(shí)間內(nèi)損壞晶閘管。為了使晶閘管裝置能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，除了合理選擇元件外，還須針對(duì)元件工作的條件設(shè)置恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。晶閘管主要需要的保護(hù)：過(guò)電流保護(hù)和限制，過(guò)電壓保護(hù)和限制。對(duì)于過(guò)電壓保護(hù)，本電路可以采用RC過(guò)電壓抑制電路，該裝置置于供電變壓器的兩側(cè)或者電力電子線路的直流上，如圖2-4-1 圖2-4-1當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)電流的現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用的電力電子裝置中，一般采用快速熔斷器、直流快速熔斷器、過(guò)電流繼電器等幾種方式組合使用。本設(shè)計(jì)中在電力變壓器副邊每

19、相母線中串接快速熔斷器。整流器直流側(cè)在快速開關(guān)斷開或橋臂快速熔斷等情況，也會(huì)在A、B之間產(chǎn)生過(guò)電壓，可以用非線性元?dú)饧种七^(guò)電壓，本設(shè)計(jì)壓敏電阻設(shè)計(jì)來(lái)解決過(guò)電壓時(shí)(擊穿后)，正常工作時(shí)漏電流小、損耗低，而泄放沖擊電流能力強(qiáng)，抑制過(guò)電壓能力強(qiáng)，除此之外，它對(duì)沖擊電壓反應(yīng)快，體積又比較小，故應(yīng)用廣泛。其電路圖如右圖2-4-2所示。圖2-4-2其中過(guò)流保護(hù)電路如圖2-4-32所示。在三相母線每一相串接如圖的過(guò)流保護(hù)電路，其中由比較電路輸入電流限幅值。圖 2-4-3 三、驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì) 三相整流電路中必須對(duì)兩組中應(yīng)導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)給觸發(fā)脈沖為此可以采用兩種辦法：一種是使每個(gè)觸發(fā)脈沖寬度大于，稱

20、寬脈沖觸發(fā)；另一種是在觸發(fā)某一號(hào)晶閘管的同時(shí)給前一號(hào)晶閘管補(bǔ)發(fā)一個(gè)脈沖，相當(dāng)于用兩個(gè)窄脈沖等效代替一個(gè)寬脈沖，稱為雙脈沖觸發(fā)。隨著工業(yè)自動(dòng)化，集成化的不斷把發(fā)展；現(xiàn)在市場(chǎng)中已有多種型號(hào)的六脈沖觸發(fā)集成電路廣泛應(yīng)用于各種控制中，從本設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單和穩(wěn)定性出發(fā)，本設(shè)計(jì)直接采用KJ系列的三相全控橋式整流電路的集成觸發(fā)器KJ041作為三相整流電路的觸發(fā)電路。KJ041的內(nèi)部是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門，其作用是將6路單脈沖輸入轉(zhuǎn)換為6路雙脈沖輸出。以上觸發(fā)電路均為模擬量，這樣使集成片內(nèi)部結(jié)構(gòu)、可靠，但是卻是其容易受電網(wǎng)電壓影響，導(dǎo)致觸發(fā)脈沖的不對(duì)稱度較高，可達(dá)。在對(duì)精度要求高的大容量變流裝置中，采用了數(shù)

21、字觸發(fā)電路，可獲得很好觸發(fā)脈沖對(duì)稱度。KJ041的主要參數(shù)和限制（1）工作電源電壓：V（2）同步輸入允許最大電流值：6mA（3）輸出脈寬：400us2ms（4）最大負(fù)載能力：100mA由KJ041外部接線組成的三相橋式整流電路觸發(fā)原理圖如下圖3.1所示 圖3.1三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路原理圖端口1和端口4，端口2和端口5，端口3和端口6分別輸出兩路相位互差的移向脈沖，可以方便地構(gòu)成全控橋式晶閘管觸發(fā)器線路。4、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)做電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，

22、轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)，假設(shè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的最大輸入電壓 U* im = U*nm =10v，兩調(diào)節(jié)器的輸出限幅電壓為10V，則電流和轉(zhuǎn)速的反饋系數(shù)為：另外由 得, 用工程設(shè)計(jì)的方法來(lái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，原則是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。4.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)反電動(dòng)勢(shì)與電流反饋的作用相互交叉，這將給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)麻煩。實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速成正比，系統(tǒng)的電磁時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于機(jī)電時(shí)間常數(shù)，因此轉(zhuǎn)速的變化往往比電流變化慢得多，對(duì)電流環(huán)來(lái)說(shuō)，反電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)變化較慢的擾動(dòng)，在電流的瞬變過(guò)程中，可以認(rèn)為反電動(dòng)勢(shì)基本不變，即.這樣在按動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以不考慮反電動(dòng)勢(shì)變化的影響。也就是說(shuō)可以去掉反電動(dòng)勢(shì)的作用這樣

23、得到電流環(huán)的近似結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示：圖4-1電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 參數(shù)計(jì)算: 小參數(shù)環(huán)節(jié)近似處理：根據(jù)已知數(shù)據(jù)得電磁時(shí)間常數(shù) 三相橋式電路平均失控時(shí)間Ts=0.0017s電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)：另檢查電源電壓的抗擾動(dòng)性能：參照附表4-1-1的典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能可采用PI調(diào)節(jié)器。 表4-1-1典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系KT0.250.390.500.691.0阻尼比1.00.80.7070.60.5超調(diào)量0%1.5%4.3%9.5%16.3%上升時(shí)間tr6.6T4.7T3.3T2.4T峰值時(shí)間tp8.3T 6.2T 4.7T3.6T相對(duì)穩(wěn)定裕度76.3°

24、69.9°65.5°59.2°51.8°截止頻率c0.243/T0.367/T0.455/T 0.596/T 0.786/TACR的超前時(shí)間常數(shù)：電流環(huán)開環(huán)增益: 要求電流超調(diào)量 i % 5，應(yīng)取,所以于是，ACR的比例系數(shù)為 檢驗(yàn)： a、，所以滿足 b、，所以滿足 c、，所以滿足 取調(diào)節(jié)器的輸入電阻=40k，則電流調(diào)節(jié)器的各參數(shù)為，取28 = ，=, 取0.47根據(jù)上述參數(shù)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：%=4.3%5% 故能滿足設(shè)計(jì)要求。4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器當(dāng)中。這樣轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳

25、遞函數(shù)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型II型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時(shí)也能滿足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可表示為： 電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，這樣用電流環(huán)等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)后整個(gè)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖4-2所示： 圖4-2電壓環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖當(dāng)h=5時(shí)，ASR退飽和超調(diào)量為： =式中，表示電動(dòng)機(jī)允許的過(guò)載系數(shù)，按題意=1.5；z為負(fù)載系數(shù)，設(shè)為理想空載起動(dòng)，則z=0; 為調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降，=；是基準(zhǔn)值為時(shí)的超調(diào)量相對(duì)值，而=。參照表4-2-1當(dāng)h=5時(shí)，=81.2%，故起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速，即= 時(shí)，退飽和超調(diào)量為 =滿足設(shè)計(jì)要求。表4-12典型型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系h345678910Cmax/Cb72.2%77.5%81.2%84.0%86.3%88.1%89.6%90.8%tm/T2.452.702.853.003.153.253.303.40tv/T13.6010.458.8012.9516.8519.8022.8025.85h=5時(shí)，而所以調(diào)整時(shí)間為：滿足設(shè)計(jì)要求。 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益： 電流環(huán)的等級(jí)時(shí)間常數(shù)為=2=0.0074s，(在電流環(huán)中已