v-m雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要?；谠O(shè)計(jì)題目，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路。在設(shè)計(jì)中調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用了三相全控橋整流電路來(lái)供電。本文首先確定整個(gè)設(shè)計(jì)的方案和框圖。然后確定主電路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其參數(shù)的計(jì)算， 包括整流變壓器、晶閘管、電抗器和保護(hù)電路的參數(shù)計(jì)算。接著驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)包括觸發(fā)電路和脈沖變壓器的設(shè)計(jì)。最后，即本文的重點(diǎn)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器電路，本文采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉 環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為對(duì)象來(lái)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器。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，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分

2、別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流 負(fù)反饋，二者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接。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)速環(huán)在外 邊，稱做外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。先確定其結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)各元部件， 并對(duì)其參數(shù)的計(jì)算，包括給定電壓、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、檢測(cè)電路、觸發(fā)電路和穩(wěn)壓 電路的參數(shù)計(jì)算然后最后采用MATLAB/SIMULINK寸整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，最后畫出了調(diào)速控制電路電氣原理圖。關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；電流調(diào)節(jié)器V-M double closed loop irreversible cocurre nt velocity modulati on system's desi

3、g nAbstract:it widely is applied in produces the mach inery to n eed gen erally the power the situati on, is also widely applied in the precision machinery and so on needs the high performance electric drive in the equipme nt, with con trols the positi on, the speed, the accelerati on, the pressure,

4、 the ten sity and the torque and so on.What this article elaborates is “ therotational speed, the electric current double closed loop cocurrent velocity modulation system rephrases in own words the single closed loop cocurrent velocity modulation system's main circuit design and the research The

5、 main circuit design is rests on the thyristor - electric motor (V-M) the system composition, Its system by rectification transformer TR, the thyristor rectification speeder, flat wave reactor L and the electric motor - power set and so on is composed. After rectificatio n tran sformer TR and the th

6、yristor rectificati on speeder's fun cti on is the alternati ng curre nt rectificati on which, in puts turns the direct curre nt; The flat wave reactor L function is causes the output the direct current to be smoother; The electric motor - power set provides the three-phase AC power source.Key w

7、ords: direct-curre nt velocity modulati on thyristor double closed loop第一章緒論1.1直流調(diào)速系統(tǒng)的概述三十多年來(lái)，直流電機(jī)調(diào)速控制經(jīng)歷了重大的變革。首先實(shí)現(xiàn)了整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完 成了一次大的躍進(jìn)。電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，從而改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和工作特性機(jī)械特性的交點(diǎn)，使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在軋鋼機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、挖掘機(jī)、 海洋鉆機(jī)、金屬切削機(jī)床、

8、造紙機(jī)、高層電梯等需要高性能可控電力拖動(dòng)的領(lǐng)域中得到了廣 泛的應(yīng)用。近年來(lái)，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動(dòng)系統(tǒng)無(wú)論在理論上和實(shí)踐上都比 較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來(lái)看，它又是交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。1. 2研究課題的目的和意義直流電動(dòng)機(jī)因具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。晶閘管問世后，生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管一電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 V-M系統(tǒng)）。采用速度、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系 統(tǒng),可以充分利用電動(dòng)機(jī)的過載能力獲得最快的動(dòng)態(tài)過程，調(diào)速范圍廣，精度高，和旋

9、轉(zhuǎn)變 流機(jī)組及離子拖動(dòng)變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高， 而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能均好，且系統(tǒng)易于控制。雙閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電流環(huán)控制輸出電流；該系統(tǒng)可以自動(dòng)限制最大電流，能有效抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響；且采用雙閉環(huán)控制提高了系統(tǒng)的阻尼比，因而較之單閉環(huán)控制具有更好的控制特性。盡當(dāng)今功率半導(dǎo)體變流技術(shù)已有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在工業(yè)生產(chǎn)中V-M系統(tǒng)的應(yīng)用還是有相當(dāng)?shù)谋戎?。所以以此為課題進(jìn)行研究具有一定的實(shí)用價(jià)值。1.3雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)在上世紀(jì)七十年代在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家興起，經(jīng)過

10、數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)成熟，在二十一世紀(jì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化與智能化。我國(guó)在直流調(diào)速產(chǎn)品的研發(fā)上取得了一定的成就，但和國(guó)外相比仍有很大差距。我國(guó)自主的全數(shù)字化直流調(diào)速裝置還沒有全面商用，產(chǎn)品的功能上沒有國(guó)外產(chǎn)品的功能強(qiáng)大。而國(guó)外進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，也給國(guó)產(chǎn)的全數(shù)字控制直流調(diào)速裝置提供了發(fā)展空間。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用的先進(jìn)電氣調(diào)速系統(tǒng)幾乎完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)普遍的應(yīng)用到了各類儀器儀表， 機(jī)械重工業(yè)以及輕工業(yè)的生產(chǎn)過程中。 隨著全球科技日新月異 的發(fā)展，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)總的發(fā)展趨勢(shì)也向著控制的數(shù)字化，智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。而在我們國(guó)內(nèi)，雙閉環(huán)控制也已經(jīng)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展時(shí)期，目前已經(jīng)基本發(fā)展成熟，但

11、是目前的趨勢(shì)仍是追趕著發(fā)達(dá)國(guó)家的腳步，向著數(shù)字化發(fā)展。1.4本課題主要討論問題1研究雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。2調(diào)速系統(tǒng)主電路參數(shù)計(jì)算及元件的確定（包括有變壓器、晶閘管、平波電抗器等）。3驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)計(jì)（模擬觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)器電路均可）。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)型式及進(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V-M雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理總圖（要求計(jì)算機(jī)繪圖）。6 建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否滿足各項(xiàng)性能指標(biāo) 的要求。第二章雙閉環(huán)

12、直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理2.1直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介調(diào)速系統(tǒng)是當(dāng)今電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的一種系統(tǒng)。目前，需要高性能可控電力拖動(dòng)的領(lǐng)域多數(shù)都采用直流調(diào)速系統(tǒng)。2.2晶閘管-電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介20世紀(jì)50年代末，晶閘管（大功率半導(dǎo)體器件）變流裝置的出現(xiàn)，使變 流技術(shù)產(chǎn)生了根本性的變革，開始進(jìn)入晶閘管時(shí)代。由晶閘管變流裝置直接給直 流電動(dòng)機(jī)供電的調(diào)速系統(tǒng)，稱為晶閘管-電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱 V-M系統(tǒng)， 又稱為靜止的Ward-leonard系統(tǒng)。這種系統(tǒng)已成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。圖1.1是V-M系統(tǒng)的簡(jiǎn)單原理圖1,3,5。圖中V是晶閘管變流裝置，可以是 單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波

13、、半控、全控等類型，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置 GT的控制電壓Uc來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，以改變整流電壓Ud,從而實(shí)現(xiàn)平滑 調(diào)速。由于V-M系統(tǒng)具有調(diào)速范圍大、精度高、動(dòng)態(tài)性能好、效率高、易控制 等優(yōu)點(diǎn)，且已比較成熟，因此已在世界各主要工業(yè)國(guó)得到普遍應(yīng)用。圖1.1晶閘管-電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）但是，晶閘管還存在以下問題：（1）由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難；（2）由于晶閘管元件的過載能力小，不僅要限制過電流和反向過電壓， 而且還要限制電壓變化率（du/dj和電流變化率（d/dt），因此必須有可靠的保護(hù) 裝置和符合要求的散熱條件；（3）當(dāng)系統(tǒng)處于深調(diào)速狀態(tài)，即在較低速下運(yùn)行時(shí)，晶

14、閘管的導(dǎo)通角小， 使得系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流，引起電網(wǎng)電壓波形畸變，對(duì) 電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響；（4）由于整流電路的脈波數(shù)比直流電動(dòng)機(jī)每對(duì)極下的換向片數(shù)要小得多， 因此，V-M系統(tǒng)的電流脈動(dòng)很嚴(yán)重。第三章控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3. 1設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求設(shè)計(jì)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。3. 驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)計(jì)。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。

15、5. 繪制V M雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)電器原理圖，并研究參數(shù)變化時(shí)對(duì)直流電動(dòng) 機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響。設(shè)計(jì)要求：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（D >10 ），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S乞2 ）。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 ：5%，動(dòng)態(tài)最大轉(zhuǎn)速降西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5乞8、10%，調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間（調(diào)節(jié)時(shí)間）ts乞1s。4. 系統(tǒng)在5%負(fù)載以上變化的運(yùn)行范圍內(nèi)電流連續(xù)。5. 調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過電流保護(hù)，并且有制動(dòng)措施。6. 主電路采用三項(xiàng)全控橋

16、。3.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，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)連接，如圖2所示，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸岀當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸岀去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，叫做 外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器 ASF和ACR一般都采用PI調(diào)節(jié)器。因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器作為校正裝置既可以保 證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)得到無(wú)靜差調(diào)速，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；作為控制器時(shí)又能兼 顧快速響應(yīng)和消除靜差兩方面的要求。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求

17、以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，采用PI調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)獲得良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。轉(zhuǎn)速和電溉収閉環(huán)直貳調(diào)速果址原理圖圖2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)圖中Un、Un 轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓U i、Ui 電流給定電壓和電流反饋電壓ASR 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ACR 電流調(diào)節(jié)器TG 測(cè)速發(fā)電機(jī)TA 電流互感器UPE電力電子變換器3. 3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖在生活中，直接提供的是三相交流 760V電源，而直流電機(jī)的供電需要三相直流電，因此要進(jìn)行整流，本設(shè)計(jì)采用三相橋式整流電路將三相交流電源變成三相直流電源，最后達(dá)到要求把電源提供給直流電動(dòng)機(jī)。如圖 2-1設(shè)計(jì)的總框架。rf三相交流電源:>三相直流電源直流電機(jī)整

18、流a供電1AdJ保護(hù)電路驅(qū)動(dòng)電路雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)圖2-1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框架三相交流電路的交、 直流側(cè)及三相橋式整流電路中晶閘管中電路保護(hù)有電壓、電流保護(hù)。一般保護(hù)有快速熔斷器，壓敏電阻，阻容式。根據(jù)不同的器件和保護(hù)的不同要求采用不同的方法。驅(qū)動(dòng)電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，它將信息電子電路傳來(lái)的信號(hào)按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號(hào)。本設(shè)計(jì)使用的是晶閘管，即半控型器件。驅(qū)動(dòng)電路對(duì) 半控型只需要提供開通控制信號(hào)，對(duì)于晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路叫作觸發(fā)電路。直流調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的方案是轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)

19、，采用串級(jí)控制的方式。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)為外環(huán)， 其作用是保證系統(tǒng)的穩(wěn)速精度； 電流負(fù)反饋環(huán)為內(nèi)環(huán)， 其作用是實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距控制，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào) 速系統(tǒng)在突加給定下的跟隨性能、動(dòng)態(tài)限流性能和抗擾動(dòng)性能等，都比單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)好。3. 4 （1）主電路的結(jié)構(gòu)形式在直流調(diào)速系統(tǒng)中，我們采用的是晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱V-M系統(tǒng)）的原理圖如圖3-1所示。它通過調(diào)節(jié)處罰裝置 GT的控制電壓Uc來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓Ud ,從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。與旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)變流裝置相比，晶閘管整流 裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都很大提高，而且在

20、技術(shù)性能上也顯現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)、平滑地對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，自 動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主，根據(jù)晶閘管的 特性，可以通過調(diào)節(jié)控制角a大小來(lái)調(diào)節(jié)電壓。當(dāng)整流負(fù)載容量較大或直流電壓脈動(dòng)較小時(shí)應(yīng)采用三相整流電路，其交 流側(cè)由三相電源供電。三相整流電路中又分三相半波和全控 橋整流電路，因?yàn)槿喟氩ㄕ麟娐吩谄渥儔浩鞯亩蝹?cè)含 有直流分量，故本設(shè)計(jì)采用了三相全控橋整流電路來(lái)供電， 該電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，輸出電壓波動(dòng)小，適 圖3-1 V-M 系統(tǒng)原理合直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動(dòng)機(jī)不可逆運(yùn)行等技術(shù)要求。

21、5西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)圖3-2 主電路原理圖三相全控制整流電路由晶閘管VT1、VT3 VT5接成共陰極組，晶閘管 VT4 VT6 VT2接成共陽(yáng)極組，在電路控制下，只有接在電路共陰極組中電位為最高又同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的 晶閘管，以及接在電路共陽(yáng)極組中電位最低而同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，才構(gòu)成完整的整流電路。為了使元件免受在突發(fā)情況下超過其所承受的電壓電流的侵害， 在三相交流電路的交、 直流側(cè)及三相橋式整流電路中晶閘管中電路保護(hù)有電壓、電流保護(hù)。一般保護(hù)有快速熔斷器，壓敏電阻，阻容式。(2)主電路的設(shè)計(jì)1. 變流變壓器的設(shè)計(jì)一般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電

22、網(wǎng)電壓是不一致的，所以需要變流變壓器，通過變壓器進(jìn)行電壓變換，并使裝置于電網(wǎng)隔離， 減少電網(wǎng)于晶閘管變流裝置的互相干擾。這里選項(xiàng)用的變壓器的一次側(cè)繞組采用聯(lián)接，二次側(cè)繞組采用 Y聯(lián)接。S為整流變壓器的總?cè)萘?，S為變壓器一次側(cè)的容量，U1為一次側(cè)電壓,1為一次側(cè)電流,S2為變壓器二次側(cè)的容量，U2為二次側(cè)電壓，丨2為二次側(cè)的電流，m、m2為相數(shù)。為了保證負(fù)載能正常工作，當(dāng)主電路的接線形式和負(fù)載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側(cè)的電壓U2只能在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化，為此必須精確計(jì)算整流變壓器次級(jí)電壓 U2。影響U 2值的因素有：(1) U2值的大小首先要保證滿足負(fù)載所需求的最大電流值的Idmax

23、。(2) 晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降，用Vt表示。(3) 變壓器漏抗的存在會(huì)產(chǎn)生換相壓降。(4) 平波電抗器有一定的直流電阻，當(dāng)電流流經(jīng)該電阻時(shí)就要產(chǎn)生一定的電壓降。(5) 電樞電阻的壓降。綜合以上因素得到的 U 2精確表達(dá)式為：Un1 嘉嚴(yán)x 1)Ut1 dA B -CU K%100dm a11(3-1)Un為電動(dòng)機(jī)額定電壓；A亡；B瓷及C見表1-1 ；I Rra N ' ， IN為電動(dòng)及額定電流，R 為電動(dòng)機(jī)電樞電路總電阻；nUT表示主電U N路中電流經(jīng)過幾個(gè)串聯(lián)晶閘管的管壓降；為電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)，通常取0.9 - 1.05，供電質(zhì)量較差，電壓波動(dòng)較大的情

24、況；應(yīng)取較小值；Uk%為變壓器的短路電壓百分比，100千伏安以下的變壓器取Uk%=5 , 1001000千伏安的變壓器取UK% = 5、10 ； I d max -負(fù)載電流最大值；Idmax I dN所以-d max ,'I dN表示允許過載倍數(shù)。U2也可以用下述簡(jiǎn)化公式計(jì)算或其中，系數(shù)（1.0-1.2流輸出電壓。U2=( 1.0-1.2U2=( 1.2-1.5Ua) -A；BUa）和（1.2-1.5）為考慮各種因素的安全系數(shù)，Ua為整對(duì)于本設(shè)計(jì)：為了保證電動(dòng)機(jī)負(fù)載能在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知，公式中的控制角:-應(yīng)取30°為宜。,計(jì)算所得U 2應(yīng)有一定的裕量;-0.9， A

25、 二 2.34， B = cos ： = cos30O,32C =0.5,Uk% =5，(其中 A、C可以查表3-1 中三相全控橋），ra180 0.45440二 0.18，d maxI dN=1.7Un【1 工(:max- 1"叫U2丄“ c CUk% IdmaA ；b _ K - dma100 Id4401 0.18 1.7 -1 丨 2 1冷 cdc 為 0.5漢5% 一2.34 0.9 漢一漢 1.7I 2100= 272.890 V表3-1變流變壓器的計(jì)算系數(shù)整流電路單相雙半 波單相半控橋單相全控 橋三相半波三相半控橋三相全控橋帶平衡電抗 器的雙反星形A=Ud0/U20.9

26、0.90.91.172.342.341.17B =U/Ud0cosa1 + cosotcosacos«1 + cos acos«cost22C0.7070.7070.7070.8660.50.50.5KI2=I2/Id0.707110.5780.8160.8160.289把已知條件代入式（3-1）可得結(jié)果:根據(jù)主電路的不同接線方式，有表3-1查的KI2 =I2/Id，即可得二次側(cè)電流的有效值12 = I d KI2，從而求出變壓器二次側(cè)容量$ = m2U 2I2。而一次相電流有效值I - 12/ U1 /U 2，所以一次側(cè)容量S| = S? = m?U 212。一次相電壓有

27、效值U1取決于電網(wǎng)電壓，所以變流變壓器的平均容量為S =1(Si S2)2對(duì)于本設(shè)計(jì)KI2 =0.816 ,m2 = 3 ,l2=ld KI2= ' In KI2=1.7 220 0.816 = 305.184 AS=2(S Srr"3 272890 “ = EM設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為350KV A的整流變壓器。2. 整流元件晶閘管的選型選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓UTM和額定電流It(av)對(duì)于本設(shè)計(jì)采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按1至6的順序?qū)ǎ谧韪胸?fù)載中晶閘管承受的最大電壓 URM =、_6U2 =2.45U2，而考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過電

28、壓等因 素，還要放寬23倍的安全系數(shù)，則晶閘管額定電壓Utm計(jì)算結(jié)果：UTM =(23)Urm =(23) 2.45 272.890 = 1.337 2.006KV取2000V。晶閘管額定電流It(AV)的有效值大于流過元件實(shí)際電流的最大有效值。一般取按此原 則所得計(jì)算結(jié)果的1.52倍。已知ldmax = In =1.7 180 = 306AIvT13Idmax=176.581A可得晶閘管的額定電流|t(av)計(jì)算結(jié)果It AV =(1.52)Ivt -168.708 224.943A 取 300A )1.57本設(shè)計(jì)選用晶閘管的型號(hào)為KP (3CT) -300A(螺栓型)額定電壓：VDRM 2

29、000V門極觸發(fā)電壓：VGT <30 V額定電流：IT(AV) 300A門極觸發(fā)電流：IGT -400 A3. 電抗器的設(shè)計(jì)(1) 交流側(cè)電抗器的選擇為限制短路電流，所以在線路中應(yīng)接入一個(gè)空心的電抗器，稱為進(jìn)線電抗器。(2) 直流側(cè)電抗器的選擇直流側(cè)電抗器的主要作用為限制直流電流脈動(dòng)；輕載或空載時(shí)維持電流連續(xù)；在有環(huán)流 可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流；限制直流側(cè)短路電流上升率。限制輸出電流脈動(dòng)的電感量 Lm的計(jì)算LmUdm 5 IO' U22fdSi I d式（3-2 ）式中，Si-電流脈動(dòng)系數(shù)，取5%20%，本設(shè)計(jì)取10%。輸出電流的基波頻率，單位為H z，對(duì)于三相全控橋fd二300H z

30、表3-2電感量的相關(guān)參數(shù)電感量的有關(guān)數(shù)據(jù)單相全控橋三相半波三相全控橋帶平衡電抗 器的雙反星 形Lmfd100150300300最大脈動(dòng)時(shí)的a值900900900900Udm/I21.20.880.800.80LlKl2.851.460.6930.348LbKb3.186.753.97.8LjKj反并聯(lián)線路2.52交叉線路0.67輸出電流保持連續(xù)的臨界電感量 Ll的計(jì)算:式（3-3 ）LL - K LU 2 / 1 d min式中，Id min為要求連續(xù)的最小負(fù)載的平均值，本設(shè)計(jì)中l(wèi)min =5%In ； U2為變流裝置交流側(cè)相電壓有效值。代入已知參數(shù)，可求的Lm =4.25mHLL=20.33

31、mHLm和Ll包括了電動(dòng)機(jī)電樞電感量Ld和折算到變流變壓器二次側(cè)的每相繞組漏電感Lb，所以應(yīng)扣除Ld和Lb ,才是實(shí)際的限制電流脈動(dòng)的電感Lma和維持電流連續(xù)的實(shí)際臨界電感西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)Ld二 KdUn2png10Lb=KbU?U k %100 In式中，K d-計(jì)算系數(shù)，對(duì)于一般無(wú)補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī)式（3-4）式（3-5）KD=812,對(duì)于快速無(wú)補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī)KD=68，對(duì)于有補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī)KD=56，其余系數(shù)均為電動(dòng)機(jī)額定值，這里Kd取10。n p -極對(duì)數(shù)，取n p =2。Uk%-變壓器短路比，一般取為5% ；Kb-為計(jì)算系數(shù)，三相全控橋Kb =3.9。Ld=104402

32、2 1200 220310= 4.17 mH,3.9 322.755 5B= 100 220= 0.286 mH實(shí)際要接入的平波電抗器電感l(wèi)KLk = max Lm, Ll - Ld -2Lb = 20.33 - 4.17 - 2 0.286 = 15.59 mH電樞回路總電感LU -Lk 2Lb Ld =15.59 2 0.286 4.17 = 20.33mH可取20mH4.保護(hù)電路的設(shè)計(jì)（1）過電壓保護(hù)通常分為交流側(cè)和直流側(cè)電壓保護(hù)。吸收裝置、金屬氧化物壓敏電阻。這里采用金屬氧化物壓敏電阻的前者常采用的保護(hù)措施有阻容吸收裝過電壓保護(hù)。/置、硒堆壓敏電阻是有氧化鋅，氧化鉍等燒結(jié)制成的非線性電

33、阻元件,的伏安特性，正常工作是漏電流小，損耗小，而泄放沖擊電流能力強(qiáng), 此外，它對(duì)沖擊電壓反映快，體積又比較小，故應(yīng)用廣泛。它具有正 抑制過電壓能力強(qiáng),反相同彳艮陡173-3所示。在三相的電路中，壓敏電阻的接法是接成星形或三角形如圖圖3-3二次側(cè)過電壓壓敏電阻保護(hù)壓敏電阻額定電壓的選擇可按下式計(jì)算:Uim0.80.9壓敏電阻承受的額定電壓峰值(3-6 )式中U1mA 壓敏電阻的額定電壓，VYJ型壓敏電阻的額定電壓有：100V、200V、440、760V、1000V等；為電網(wǎng)電壓升高系數(shù)，可取1.05 1.10。壓敏電阻承受的額定電壓峰值就是晶閘管控制角:=300時(shí)輸出電壓Ud。由此可將式(1-

34、6)轉(zhuǎn)化成daU1mA 上； 6U 2 cos:0.8 0.9可 得壓 敏電阻額 定電壓798.78 898.63V所以壓敏電阻額定電壓取 850V型壓敏電阻。(2)過電流保護(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)過電流保 護(hù)，保護(hù)原理圖3-4如下：圖3-4一次側(cè)過電流保護(hù)電路(1) 熔斷器額定電壓選擇：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760V，熔斷器額定電壓可選擇 800V。(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11I2U2/U1 = 341 322.755/76

35、0 =144.82A熔斷器額定電流|FU -1.6I232A因此，如圖3-4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232A。3. 5晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在必要的時(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：(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°或采用相隔60°的雙窄脈沖。(2)觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)

36、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35倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá)12A/ us。(3) 所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。(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。理想的觸發(fā)脈沖電流波形如圖4-1。圖4-1 理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形1 t2-脈沖前沿上升時(shí)間(<rls)ti t3 -強(qiáng)脈沖寬度Im-強(qiáng)脈沖幅值(3Igt 5Igt )t! t4 -脈沖寬度I -脈沖平頂幅值(.51 GT 21 GT)至VT6 至VT5 至VT4 至VT3 至VT2 至VT1本設(shè)計(jì)課題是三相全

37、三相全控橋整流電路中有六個(gè)晶閘管，觸發(fā)順序依次為：VT1 VT2VT3 VT4- VT5 VT6,晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通，6個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差60°,可以選用3個(gè)KJ004集成塊和一個(gè) KJ041集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大，就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路如圖4-2。(1510腳為6路雙脈沖輸出)【|LLLq(i3腳為6路單脈沖輸入)0 I-山-門專")G一西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖4-2三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路3. 6雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是建立在單閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)上的，實(shí)際的調(diào)速系統(tǒng)除要求

38、對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整外，很多生產(chǎn)機(jī)械還提出了加快啟動(dòng)和制動(dòng)過程的要求，這就需要一個(gè)電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)。由5-1圖啟動(dòng)電流的變化特性可知，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí) ，啟動(dòng) 電流很快加大到允許過載能力值Idm,并且保持不變，在這個(gè)條件下，轉(zhuǎn)速n得到線性增長(zhǎng)，當(dāng)開到需要的大小時(shí)，電機(jī)的 電流急劇下降到克服負(fù)載所需的電流 I fz值，對(duì)應(yīng)這種要求可控 硅整流器的電壓在啟動(dòng)一開始時(shí)應(yīng)為|dmR，隨著轉(zhuǎn)速n的上升，U = IdmR Cen也上升，達(dá)到穩(wěn)轉(zhuǎn)速時(shí)，U = I fzR Cen。 這就要求在啟動(dòng)過程中把電動(dòng)機(jī)的電流當(dāng)作被調(diào)節(jié)量，使之維持在電機(jī)允許的最大值Idm，并保持不變。這就要求一個(gè)電流調(diào)節(jié)圖5-1帶截止負(fù)反饋系

39、統(tǒng)啟動(dòng)電流波形器來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。帶有速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)便是在這種要求下產(chǎn)生的。圖5-2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖（注：ASR 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR 電流調(diào)節(jié)器 TG 直流測(cè)速發(fā)電機(jī) TA 電流互感 器 UPE 電力電子裝置 Un* 轉(zhuǎn)速給定電壓 Un 轉(zhuǎn)速反饋電壓 Ui* 電流給定 電壓Ui 電流反饋電壓）為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，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， 如圖5-2所示。這就是說(shuō)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)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫內(nèi)

40、環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外邊，叫做外環(huán)，這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。（1）電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1. 時(shí)間常數(shù)的確定（1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)，即三相橋式電路的平均失控時(shí)間Ts=0.0017s。3.3ms，為了基本濾平（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)間是波頭，應(yīng)有（12） Toi =3.3ms，因此取 Toi =2ms=0.002s。（3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 Tr。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取T=Ts+Toi=0.0037s（4）電磁時(shí)間常數(shù) T1的確定。由前述已求出電樞回路總電感。則電磁時(shí)間常數(shù)LiTi0.693 322.7550.1 220= 10.17mHLl10.1

41、7mHRv 一 0.56'.1=0.0182s2. 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求q <5%，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WACR (s)-心(iS 1)is（5-1 ）式中 Ki -電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；i電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。T 0 0182檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：！4.92，參照表5-1的典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾T 豈 0.0037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)。表5-1 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

42、.390.50.691.0阻尼比匕1.00.80.7070.60.5超調(diào)里C0%1.5%4.3%9.5%16.3%上升時(shí)間trQO6.6T4.7T3.3T2.4T峰值時(shí)間tpQO8.3T6.2T4.7T3.6T相角穩(wěn)定裕度丫76.3°69.9°65.559.2“51.8”截止頻率«c0.243/T0.367/T0.455/T0.596/T0.786/T3. 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：=T|=0.0182s，電流開環(huán)增益：要求 J _5%時(shí)，取 匕丁壬=0.5，0.50.5斗所以 KI135.1s0.0037s于 是，ACR的比 例系數(shù)為K T R

43、 Ki135.1 0.0182 0.56/ 36 0.024 =1.594K s P式中，一：為電流反饋系數(shù)其值為 一：10V / IN = 0.024 ；晶閘管裝置放大系數(shù) Ks=36。4. 校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率： -cK, =135.1sJ1）晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件13T1196.1s， n ci3 0.0017s滿足近似條件21Ri = KjR0 =1.594 40k；J -63.76k' 1c£0.0182sCi= 0.285 10 FRi63.76 k 14Toi4 0.002_6iCoi巴3F =0.2 10 F =0.2FR040 102）忽略反

44、電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件3= 3j"1= 48.54s，£ co 小滿足近似¥TmT10.2仆0.0182條件3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件-I = J= 180.78sa co ci滿足近3"人 3 0.0017s 0.002s似條件5. 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容由圖5-3，按所用運(yùn)算放大器取 R=40k，各電阻和電容值為照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為（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)G =4.3% ：5%，滿足設(shè)計(jì)要求。圖5-3含濾波環(huán)節(jié)的PI型電流調(diào)節(jié)器（2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)1

45、/Ki。由前述已知，KITr =0.5，貝U1 _2T=2 0.0037 s = 0.0074sKiTon，根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取Ton=0.01s.T幣。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取1T°n 二 0.0074s 0.01s 二 0.0174s-K|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)式為西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)23WASR（S）=KnCnS * 1）nS3.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n=hTn=5 0.0174s=0.087s則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益N2s，=396.4s，2h2T2 52 0.

46、01742可得ASR的比例系數(shù)為式中電動(dòng)勢(shì)常數(shù)Ce轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)4.檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速截止頻率為cnKnh 1 'CeTm6 0.024 0.356 0.212h：R、Tn2 5 0.0083 0.56 0.0174Un'nR 440-220 0.06 = 0.356V.minr/二 13.311200空 0.0083V.min/r1200r / minK n_J1N = KN n =396.4 0.087s= 34.5s'1(1)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為1 K' ；13563.3 口 3 0.0037cn足簡(jiǎn)化條件(2)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為1 K,13T

47、on3135.10.01s=38.7s4 cn足近似條件5.計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容根據(jù)圖5-4所示，取R =40，則Rn =KnR0 =13.31 40k；】 -532.4k' 1取 530 k'1Cn =-0.087 3 F =0.164 10“FRn530 103取 0.2uFCon =%=4 0.011牛&40 10取1JFcn西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器圖5-4 含濾波環(huán)節(jié)的6. 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時(shí)，查表5-2典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)得，二37.6%，不能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上，由于表5-2是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)，ASR

48、飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。表5-2典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)（按Mrmin準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系）h345678910a52.60%43.60%37.60%33.20%29.80%27.20%25.00%23.30%tr/T2.42.652.8533.13.23.33.35ts/T12.1511.659.5510.4511.312.2513.2514.2k32211111表5-3典型II型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系h345678910比 Cmax / Cb72.20%77.50%81.20%84.00%86.30%88.10%89.60%90.

49、80%tm/T2.452.702.853.003.153.253.303.40tv/T13.6010.458.8012.9516.8519.8022.8025.85設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù)Z=0，已知IN =220A,， nN =1200r/min，-1.9, R = 0.56， Ce =0.356V.min/r， Tm = 0.21s，0.0174s。由表5-3查得，.-：Cmax / Cb = 81 .2%而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降式中根據(jù)式j(luò) C max.Cbn*ACmax k-z)An*N< Cb 丿n*電機(jī)中總電阻R 二 Ra Rv =0.06 0.56 =0.62

50、1 】調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的InR 220 0.62-383.1r / minCe0.356n為基準(zhǔn)值，對(duì)應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速nN 二 1200r / min（6-24）計(jì)算得二 n =2 81.2% 1.9383.1Tm額定穩(wěn)態(tài)速降0.0174 =8.12% : 10%0.21能滿足設(shè)12007.25計(jì)要求校核動(dòng)態(tài)最大速降設(shè)計(jì)指標(biāo)要求動(dòng)態(tài)最大速降n <8% 10%。在實(shí)際系統(tǒng)中，計(jì) 可定義為相對(duì)于額西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）定轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)態(tài)速降 -max。nN由：n牛譏，Cnb =2（幾一占nN =2x1.9x°0174x383.1 =12O.6r/min ； Tm0.21AC查

51、表可知，_2Cmax =81.2%，所以：nmax =81.2% 120.6/100 = 97.9r/min - Cbnm ax 97.95 max100% = 8.2% : 10%能滿足設(shè)計(jì)nN 1200要求8.轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制若退飽和超調(diào)量二.10%，則不滿足動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求，需加轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。加入這個(gè) 環(huán)節(jié)可以抑制甚至消滅轉(zhuǎn)速超調(diào)，同時(shí)可以大大降低動(dòng)態(tài)速降。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中， 加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖5-5所示。和普通的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器相比，在轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)上并聯(lián)了微分電容Cdn和濾波電阻Rdn,即在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋信號(hào)。29圖5-5帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器Un*(s)含有轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下圖5-6所示:圖5-6含有轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋環(huán)節(jié)中待定的參數(shù)是Cdn和Rdn，其中轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù) n二RoCdn，轉(zhuǎn)速微分濾波時(shí)間常數(shù)是以選定，人朗=RdnCdn二Ton ,只要確定 dn，就可以計(jì)算出Cdn和Rdn 了0由工程設(shè)計(jì)方法，近似計(jì)算公式得：丁4h + 2 T2呵 Tmdn h 1 n （ '； -z） . ： nN第四章.基于MATLAB/SIMULINK的調(diào)速系統(tǒng)的仿真通過對(duì)整個(gè)控制電路的設(shè)計(jì)，用MA