課程設(shè)計(jì)配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)方案

1、 .摘要轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)晶閘管的特性，通過調(diào)節(jié)控制角大小來調(diào)節(jié)電壓?；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)包括觸發(fā)電路和勵(lì)磁回路的設(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。接著控制電路的設(shè)計(jì)包括電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)以與反饋回路（電流反饋、轉(zhuǎn)速反饋）的設(shè)計(jì)。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，二者

2、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，稱作環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱做外環(huán)。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、檢測電路、觸發(fā)電路和穩(wěn)壓電路的參數(shù)計(jì)算,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)；=；有環(huán)流；可逆調(diào)速目錄摘要1目錄2第1章 設(shè)計(jì)要求31.1概述41.1.1晶閘管-電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)簡介41.1.2配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)概述51.2本設(shè)計(jì)主要任務(wù)5第2章 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)62.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)62.2=配合控制的有環(huán)流VM可逆調(diào)速系統(tǒng)7第3章 主回路設(shè)計(jì)133.1 主回路參數(shù)計(jì)算與元器件選擇（一）133

3、.1.1整流變壓器的參數(shù)計(jì)算133.1.2. 整流元件晶閘管的選型143.2.3電抗器的設(shè)計(jì)153.3主回路參數(shù)計(jì)算與元器件選擇（二）153.3.1過電壓保護(hù)153.3.2過電流保護(hù)183.4觸發(fā)回路設(shè)計(jì)193.5勵(lì)磁回路設(shè)計(jì)22第4章 控制回路設(shè)計(jì)234.1 電流環(huán)設(shè)計(jì)234.2轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)274.2.1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)274.2.2 轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋314.3反饋回路設(shè)計(jì)334.3.1 電流反饋334.3.2轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì)34第5章 輔助回路設(shè)計(jì)345.1限幅電路345.2反相器355.3直流穩(wěn)壓電源365.4給定電路385.5 操作回路38設(shè)計(jì)感想39致40參考文獻(xiàn)41第1章

4、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)題目：采用=配合控制的有環(huán)流VM可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：電流環(huán)超調(diào)量 ； 空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速超調(diào)量 。參數(shù)：第三組：直流電動(dòng)機(jī)型號(hào)Z2-101額定容量（KW）2.2額定電壓（V)220額定電流（A)12.5最大電流（A)18.75額定轉(zhuǎn)速（rmp)1500額定勵(lì)磁電壓 220V0.103電動(dòng)機(jī)電樞電阻1.06電動(dòng)機(jī)電樞電感8.93其它參數(shù)名稱數(shù)值整流側(cè)阻0.037整流變壓器漏感0.24電抗器直流電阻0.024電抗器電感3.21.1概述1.1.1晶閘管-電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)簡介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

5、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)的簡單原理圖。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、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

6、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/dt）和電流變化率(di/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。1.1.2配合控制有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)概述有許多生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)既能正轉(zhuǎn)，又能反轉(zhuǎn)，而且常常還需要

7、快速地起動(dòng)和制動(dòng)，這就需要電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行的特性，也就是說，需要可逆的調(diào)速系統(tǒng)。較大功率的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，需要可逆運(yùn)行時(shí)經(jīng)常采用兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流。配合控制消除平均直流環(huán)流的原則是正組整流裝置處于整流狀態(tài)，即為正時(shí)，強(qiáng)迫使反組工作在逆變狀態(tài)，即為負(fù)，且幅值與相等，使逆變電壓把整流電壓頂住，則直流平均環(huán)流為零。1.2本設(shè)計(jì)主要任務(wù)1 =配合控制的有環(huán)流V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的研究2調(diào)

8、速系統(tǒng)主電路參數(shù)計(jì)算與元件的確定（包括有整流變壓器、晶閘管、平波電抗器以與各保護(hù)電路等）。3控制電路的設(shè)計(jì)（電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流反饋、轉(zhuǎn)速反饋以與轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的加入）。4輔助電路設(shè)計(jì)（限幅電路、反向器、直流穩(wěn)壓電源、給定以與操作回路）。5繪制=配合控制的有環(huán)流V-M可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理總圖。第2章 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)2.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過程。 在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只能在超過臨界電流值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形。nId nIdlt0Idl

9、 a) 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) b) 理想的快速起動(dòng)過程圖2-1 調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)過程的電流和轉(zhuǎn)速波形為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別作用，直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器, 即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(ASR)和電流調(diào)節(jié)器(ACR), 分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流, 即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。兩者之間實(shí)行嵌套連接，且都帶有輸出限幅電路。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定了電流給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓。由于調(diào)速系統(tǒng)的主要被控量是轉(zhuǎn)速, 故把轉(zhuǎn)速負(fù)反饋組成的環(huán)作為外環(huán), 以保證電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確跟隨給定電壓, 把由電流負(fù)反饋組成的環(huán)作為環(huán), 把轉(zhuǎn)速

10、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，這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。如圖2-2所示：圖2-2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖圖中U*n、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測速發(fā)電機(jī) TA電流互感器 UPE電力電子變換器圖2-3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖a轉(zhuǎn)速反饋系數(shù); b電流反饋系數(shù)2.2=配合控制的有環(huán)流VM可逆調(diào)速系統(tǒng)圖2-4 三相橋式反并聯(lián)電樞可逆線路兩組晶閘管由同一個(gè)交流電源供電，由兩套觸發(fā)器控制，當(dāng)正組晶閘管裝置VF供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)反組晶閘管裝置VR供

11、電時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 兩組晶閘管裝置組成的電樞可逆線路，具有切換速度快、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，其經(jīng)濟(jì)性與用晶閘管開關(guān)切換的可逆線路差不多，因此成為可逆調(diào)速系統(tǒng)的主要形式，在要求頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和快速正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械上得到了廣泛的應(yīng)用。環(huán)流的定義：采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆V-M系統(tǒng)，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流，如圖2-5所示。圖2-5 反并聯(lián)V-M系統(tǒng)中的環(huán)流危害：一般地說，這樣的環(huán)流對(duì)負(fù)載無益，徒然加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)該予以抑制或消除。利用：只要合理的對(duì)環(huán)流進(jìn)行控制，保證晶閘管的安全

12、工作，可以利用環(huán)流作為流過晶閘管的基本負(fù)載電流，使電動(dòng)機(jī)在空載或輕載時(shí)可工作在晶閘管裝置的電流連續(xù)區(qū)，以避免電流斷續(xù)引起的非線性對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在不同情況下，會(huì)出現(xiàn)下列不同性質(zhì)的環(huán)流：（1）靜態(tài)環(huán)流兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流，其中又有兩類：直流平均環(huán)流由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直流平均環(huán)流。瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流僅在可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。這里，主要分析靜態(tài)環(huán)流的形成原因，并討論其控制方法和抑制措施。為了防止產(chǎn)生直流平均環(huán)流，應(yīng)該當(dāng)

13、正組處于整流狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)迫讓反組處于逆變狀態(tài)，且控制其幅值與之相等，用逆變電壓把整流電壓頂住，則直流平均環(huán)流為零。于是且其中和分別為VF和VR的控制角。由于兩組晶閘管裝置一樣，兩組的最大輸出電壓 是一樣的，因此，當(dāng)直流平均環(huán)流為零時(shí)，應(yīng)有或 °如果反組的控制用逆變角表示，則由此可見，按照上式來控制就可以消除直流平均環(huán)流，這稱作 a配合控制。為了更可靠地消除直流平均環(huán)流，可采用配合控制的有環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖如圖1所示。圖中，主電路由兩組三相橋式晶閘管全控型整流器反并聯(lián)組成，并共用同一路三相電壓。由于采用配合控制方式，在兩組整流器之間沒有直流環(huán)流，但還存在脈動(dòng)環(huán)流，為了限制脈

14、動(dòng)環(huán)流的大小，在主電路中串入了四個(gè)均衡電抗器，用于限制脈動(dòng)環(huán)流。平波電抗器 用于減小電動(dòng)機(jī)電樞電流的脈動(dòng)，減小電樞電流的斷續(xù)區(qū)，改善電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。系統(tǒng)的控制部分采用轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制。由于可逆調(diào)速電流的反饋信號(hào)不僅要反映電樞電流的大小還需要反映電樞電流的方向，因此電流反饋一般用直流電流互感器或霍爾電流檢測器，在電樞端取電流信號(hào)。為了確保兩組整流器的工作狀態(tài)相反，電流調(diào)節(jié)器的輸出Uc分兩路，一路經(jīng)正組橋觸發(fā)器GTF控制正組橋整流器，另一路經(jīng)倒相器AR 、反組橋觸發(fā)器GTR控制反組橋整流器。圖1 = 配合控制的有環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖為了防止晶閘管裝置在逆變狀態(tài)工作中逆變角太小而

15、導(dǎo)致?lián)Q流失敗，出現(xiàn)“逆變顛覆”現(xiàn)象，必須在控制電路中采用限幅作用，形成最小逆變角保護(hù)。與此同時(shí)，對(duì)角也實(shí)施保護(hù)，以免出現(xiàn)而產(chǎn)生直流平均環(huán)流。通常取主電路采用兩組三相橋式晶閘管裝置反并聯(lián)的可逆線路，其中：< 正組晶閘管VF，由GTF控制觸發(fā)，反組晶閘管VR，由GTR控制觸發(fā)。正轉(zhuǎn)時(shí)，VF整流；VR待逆變反轉(zhuǎn)時(shí)，VF待逆變；VR整流。工作原理：系統(tǒng)的起動(dòng)和運(yùn)行過程與不可逆雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一樣，在突加給定信號(hào)為正時(shí)，正組橋工作于整流狀態(tài)，反組橋工作于逆變狀態(tài)，由正組橋向電動(dòng)機(jī)提供正向電流，電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)三個(gè)階段后，進(jìn)入正轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行階段，反組橋僅有少量脈動(dòng)環(huán)流通過。在突加給

16、定信號(hào)為負(fù)時(shí)，正組橋工作于逆變狀態(tài)，反組橋工作于整流狀態(tài)，由反組橋向電動(dòng)機(jī)提供反向電流，電動(dòng)機(jī)同樣經(jīng)歷電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)三個(gè)階段后，進(jìn)入反轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行階段，而正組橋僅有少量脈動(dòng)環(huán)流。可逆系統(tǒng)的特點(diǎn)在于反轉(zhuǎn)制動(dòng)過程，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)需要改變轉(zhuǎn)矩的方向，由改變轉(zhuǎn)矩方向即需要改變電樞電流的方向，由于電樞回路存在著電感，電樞電流的流向改變則要經(jīng)歷電流的下降，和反向電流上升和建立的過程。由于電感是儲(chǔ)能元件，電感儲(chǔ)能與電流有關(guān)，因此電流下降就意味著電感儲(chǔ)能的釋放，電流上升就意味著電感的儲(chǔ)能增加的過程。因此，電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)制動(dòng)過程可以分為本橋逆變、它組反接制動(dòng)和它組回饋制動(dòng)三個(gè)主要階段，現(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過程

17、給予說明。(1) 本橋逆變階段。 當(dāng)轉(zhuǎn)速給定由正變負(fù)時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出即電流調(diào)節(jié)器的輸入改變極性，從而電流調(diào)節(jié)器的輸出改變符號(hào)，使正組橋從整流改變?yōu)槟孀儬顟B(tài)，反組橋從逆變改變?yōu)榇鳡顟B(tài)，正轉(zhuǎn)回路的電感能量釋放，由電感反電動(dòng)勢維持電樞正轉(zhuǎn)回路電流的流通，電動(dòng)機(jī)的正向迅速電流下降，電感儲(chǔ)能經(jīng)正組橋(逆變狀態(tài))流向交流電源，而反組整流器由于不能通過反向電流，除少量脈動(dòng)環(huán)流外，沒有負(fù)載電流通過，處于待整流狀態(tài)。因時(shí)間很短，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變。 (2) 它組反接制動(dòng)階段。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的正向電流下降到零后，電感反電動(dòng)勢作用消失，處于整流狀態(tài)的反組整流器開始輸出電流，電樞電流開始反向，由于整流器輸出電壓與

18、電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢的方向相間，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)，電流上升很快。在這階段中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速開始下降，正組整流器同樣由于不能通過反向電流，除少量脈動(dòng)環(huán)流外，沒有負(fù)載電流通過，處于待逆變狀態(tài)。(3) 它組回饋制動(dòng)階段。在反接制動(dòng)階段中由于電流上升很快，當(dāng)電流反饋大于電流給定值時(shí)，電流調(diào)節(jié)器的輸出Uc 又改變極性，使正組整流器處于待整流狀態(tài)，反組整流器處于逆變狀態(tài)，這時(shí)由于電樞反電動(dòng)勢與整流器輸出電壓反向相反，且電樞反電動(dòng)勢大于整流器輸出電壓，這時(shí)回路的電流由電樞電動(dòng)勢產(chǎn)生，且經(jīng)反組整流器(逆變狀態(tài))流向交流電源，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電回饋制動(dòng)階段。這階段的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷下降，電動(dòng)機(jī)的慣性儲(chǔ)能經(jīng)反組整流

19、器回輸電網(wǎng)。隨著轉(zhuǎn)速的下降，電樞電動(dòng)勢也不斷下降，但由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有反向超調(diào)時(shí)，始終保持著最大限幅狀態(tài)，這時(shí)電流調(diào)節(jié)器發(fā)揮作用，維持電動(dòng)機(jī)以最大電流回饋制動(dòng)，即電流調(diào)節(jié)器的輸出隨轉(zhuǎn)速的下降而減小，力圖保持最大的制動(dòng)電流，取得最快的制動(dòng)效果。 如果緊接著反轉(zhuǎn)，的過程就會(huì)延續(xù)下去，直到反向轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)為止。正轉(zhuǎn)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)啟動(dòng)完全銜接起來，沒有間斷或死區(qū)。 控制的有環(huán)流可逆調(diào)速方式，在實(shí)際應(yīng)用中由于難以準(zhǔn)確保持的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)時(shí)，就有可能產(chǎn)生直流環(huán)流，使整流器過載或損壞，故實(shí)際上并不采用，但研究控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)，對(duì)理解直流電動(dòng)機(jī)的可逆過程有很大幫助。第3章 主回路設(shè)計(jì)3.1 主

20、回路參數(shù)計(jì)算與元器件選擇（一）3.1.1整流變壓器的參數(shù)計(jì)算一般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓是不一致的，所以需要整流變壓器，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。為整流變壓器的總?cè)萘?，為變壓器一次?cè)的容量，為一次側(cè)電壓,為一次側(cè)電流,為變壓器二次側(cè)的容量，為二次側(cè)電壓，為二次側(cè)的電流，、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)的電壓只能在一個(gè)較小的圍變化，為此必須精確計(jì)算整流變壓器次級(jí)電壓。1.整流變壓器二次相電壓的

21、計(jì)算式中 電動(dòng)機(jī)額定電壓；帶入數(shù)據(jù)得 V 取136V 因此變壓器的變比近似為： 2.整流變壓器一、二次側(cè)相電流的計(jì)算（1） 二次側(cè)相電流的計(jì)算式中 二次側(cè)相電流計(jì)算系數(shù)整流器額定直流電流（A）。（2） 一次側(cè)相電流的計(jì)算式中 變壓器的變壓比3.變壓器的容量計(jì)算 變壓器一次側(cè)容量 。 變壓器二次側(cè)容量。一次相電壓有效值取決于電網(wǎng)電壓，所以變流變壓器的平均容量為 對(duì)于本設(shè)計(jì) =設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為的整流變壓器。3.1.2. 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和額定電流。1.晶閘管額定電壓對(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)?，在阻感?fù)載中晶

22、閘管承受的最大電壓， 而考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過電壓等因素，還要放寬23倍的安全系數(shù)，則晶閘管額定電壓計(jì)算結(jié)果： 取 式中 晶閘管可能承受的電壓最大值（V）。2.晶閘管額定電流晶閘管額定電流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 可得晶閘管的額定電流計(jì)算結(jié)果 ： 取16A本設(shè)計(jì)選用晶閘管的型號(hào)為KP-20額定電壓： 1000V 額定電流： 16A3.2.3電抗器的設(shè)計(jì)為了限制整流電流的脈動(dòng)、保持整流電流連續(xù)，通常在變流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器，稱作平波電抗器。一個(gè)整流電路中，通常包含有電動(dòng)機(jī)電樞電抗、變壓器漏抗和外接電抗器的電抗三

23、個(gè)部分。1. 電動(dòng)機(jī)電樞電抗（mH)2. 整流變壓器漏感（mH)3. 電抗器電感(mH)3.3主回路參數(shù)計(jì)算與元器件選擇（二）3.3.1過電壓保護(hù)1. 交流側(cè)過電壓保護(hù)圖3-1 交流測過電壓保護(hù)（阻容吸收保護(hù)） 阻容吸收保護(hù)通常在變壓器二次側(cè)并接電阻R和電容C串聯(lián)支路進(jìn)行保護(hù)。此種接法電容電阻的計(jì)算：電容的耐壓電阻功率 通過電阻的電流式中 S變壓器容量（)；變壓器二次相電壓有效值（V）；變壓器勵(lì)磁電流百分比；變壓器的短路比；阻容元件兩端正常工作時(shí)交流電壓峰值（V）。本系統(tǒng) S=4.2=136V =3A =3V1. 電容的計(jì)算 取52. 電阻的計(jì)算 取112. 直流側(cè)過電壓保護(hù)圖3-2 直流側(cè)過

24、于保護(hù) 直流側(cè)過電壓保護(hù)可以用阻容或壓敏電阻，但采用阻容保護(hù)容易影響系統(tǒng)的快速性，并造成加大（上升率大會(huì)使SCR誤導(dǎo)通）。因此，一般只用壓敏電阻作過電壓保護(hù)。壓敏電阻標(biāo)稱電壓按下式選擇，即式中 正常工作時(shí)加壓敏電阻兩端的直流電壓（V）。則 所以壓敏電阻選取額定電壓440V的。選型：壓敏電阻規(guī)格為10K681。3. 晶閘管過電壓保護(hù) 為了抑制晶閘管的換相過電壓，采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路的方法，如圖3-3。阻容保護(hù)的元件參數(shù)可以根據(jù)表3-1列出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定。電容耐壓值，通常按加在晶閘管兩端工作電壓峰值的1.11.5倍計(jì)算。電阻功率（W）為式中 f電源頻率（Hz） C電容值（）晶閘管工作電壓

25、峰值（V）。表3-1 阻容保護(hù)的元件參數(shù)晶閘管額定電流/A1020501002005001000電容/0.10.150.20.250.512電阻/1008040201052圖3-3 晶閘管過壓保護(hù)晶閘管的額定電流則由表可得保護(hù)電容，。電容的耐壓值 3.3.2過電流保護(hù)1. 交流側(cè)過電流保護(hù)1）交流一次側(cè)過電流保護(hù) 交流一次側(cè)過電流保護(hù)可通過斷路器實(shí)現(xiàn)圖3-4 交流一次過電流保護(hù)低壓斷路器的沖擊電流為斷路器的型號(hào)為：DZ52）交流二次側(cè)過電流保護(hù)圖3-5 交流二次過電流保護(hù)額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即額定電流：則選型為RS3/250-20。2. 晶閘管過電流保護(hù)過電流是晶閘管電路經(jīng)

26、常發(fā)生的故障，是造成器件損壞的主要原因之一，因此，過電流保護(hù)應(yīng)首先考慮。造成晶閘管過電流的主要因素有：電網(wǎng)電壓波動(dòng)太大，電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載超過允許值，電路中管子誤導(dǎo)通以與管子擊穿短路簡單游等。快速熔斷器保護(hù)是最簡單有效的過流保護(hù)器件，與普通熔斷器相比，具有快速熔斷的特性，在通常的發(fā)生短路后，熔斷時(shí)間小于20ms，能保證在晶閘管損壞之前熔斷自身而斷開故障點(diǎn)，避免過電流燒壞管子。圖3-6 晶閘管過電流保護(hù)快速熔斷器的選擇主要考慮以下兩個(gè)方面：（1） 快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 取240V。（2） 快速熔斷器的額定電流應(yīng)大于等于被保護(hù)晶閘管額定電流。則選型為RS3/250-2

27、0。3.4觸發(fā)回路設(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)戶外寒冷場合，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)12Aus。 （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

28、發(fā)區(qū)域之。 （4）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性與與主電路的電氣隔離。本設(shè)計(jì)用到兩組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：VT1VT2VT3VT4VT5VT6，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60O，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。1.三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路如圖3-7。圖3-7 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路2. 隔離電路 由于晶閘管在主回路中，與觸發(fā)電路直接相連時(shí)易導(dǎo)通，所以要設(shè)計(jì)一個(gè)變壓器隔離兩部分電路。VD1、VD2用來消除負(fù)半周

29、波。圖3-9 隔離電路3.電源觸發(fā)電路需要+15V、15V的穩(wěn)壓電源（直流）和、同步信號(hào)，利用變壓器將電網(wǎng)電壓降壓后接入。圖3-10 同步信號(hào)變壓器3.5勵(lì)磁回路設(shè)計(jì) 圖3-11 勵(lì)磁回路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求勵(lì)磁額定電壓220V，則可通過三相半波進(jìn)行整流，通過RP進(jìn)行 電壓調(diào)節(jié)，使勵(lì)磁線圈兩側(cè)電壓為220V。欠電流繼電器可以進(jìn)行失磁保護(hù)，當(dāng)電流小于某一數(shù)值時(shí)將電路斷開，防止因失磁而引起飛車現(xiàn)象。第4章 控制回路設(shè)計(jì)4.1 電流環(huán)設(shè)計(jì)1.電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡轉(zhuǎn)速的變化往往比電流變化慢得多，對(duì)電流環(huán)來說，反電動(dòng)勢是一個(gè)變化較慢的擾動(dòng)，在電流的瞬變過程中，可以認(rèn)為反電動(dòng)勢基本不變。所以在按動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)電流

30、環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動(dòng)勢變化的動(dòng)態(tài)影響，即DE0。這時(shí)，電流環(huán)如圖4-1所示。圖4-1電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖與其化簡（忽略反電動(dòng)勢的動(dòng)態(tài)影響） 忽略反電動(dòng)勢對(duì)電流環(huán)作用的近似條件是式中 ci電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 如果把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)，同時(shí)把給定信號(hào)改成U*i(s) /b，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)。如圖3-5所示。圖4-2電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖與其化簡（等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)） 最后，由于Ts和Toi一般都比Tl 小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為Ti = Ts + Toi三相橋式電路的平均失控時(shí)間為： 電流濾波時(shí)間常數(shù)。三相橋

31、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）=3.33ms，因此取=0.002s電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和Ti = Ts + Toi=0.0037s。電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡化成如圖3-6所示。簡化的近似條件為圖4-3電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖與其化簡（小慣性環(huán)節(jié)的近似處理）2.電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)靜差率,超調(diào)量，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器其傳遞函數(shù)為：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)。為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對(duì)消，選擇i=Tl則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖4-4所示的典型形式，其

32、中圖4-4 校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán)回路總電阻：回路總電感：則電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)：電動(dòng)勢系數(shù)：額定勵(lì)磁下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)：3.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)：i=Tl=0.011s。電流環(huán)開環(huán)增益：要求時(shí)，表4-1 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6.6T4.7T3.3T2.4T峰值時(shí)間8.3T6.2T4.7T3.6T相角穩(wěn)定裕度76.369.965.559.251.8截止頻率0.243/T0.3

33、67/T0.455/T0.596/T0.786/T按表 4-1 應(yīng)取=0.707，因此選擇給定信號(hào)：選擇轉(zhuǎn)速環(huán)限幅電壓：選擇電流環(huán)限幅電壓：則電力電子變換器的電壓放大系數(shù)：則電流反饋系數(shù)：ACR的比例系數(shù)為：4.檢驗(yàn)近似條件 電流環(huán)截至頻率：1）晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件滿足近似條件。2）忽略反電動(dòng)勢變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件 不滿足近似條件。3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 滿足近似條件。5.計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器如圖3-8所示：其中為電流給定電壓，為電流負(fù)反饋電壓，為電力電子變換器的控制電壓。 圖4-5 PI型電流調(diào)節(jié)器由圖4-5，所用運(yùn)算放大器取

34、，各電阻和電容值為，取6K，取 1.9取 0.2按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為，滿足設(shè)計(jì)要求。4.2轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)4.2.1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1.電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。由圖4-4可知忽略高次項(xiàng)，可降階近似為近似條件為式中轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 接入轉(zhuǎn)速環(huán)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為U*i(s)，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代電流環(huán)后，整個(gè)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖4-6所示。圖4-6轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖與其化簡（用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)）和電流環(huán)中一樣，把轉(zhuǎn)速

35、給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)，同時(shí)將給定信號(hào)改成U*n(s)/a，再把時(shí)間常數(shù)為1/KI和T0n的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)。（1） 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)（2） 轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)（3） 轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)小時(shí)間常數(shù) 0.0074+0.01=0.0174s 則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖可簡化為圖4-7所示。 圖4-7轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖與其化簡（等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理）按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 式中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為 則 不考慮負(fù)載繞動(dòng)時(shí)，校正后的調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖4-8圖4

36、-8轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖與其化簡（校正后成為典型型系統(tǒng)）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，取，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為5×0.0174s=0.087s轉(zhuǎn)速開環(huán)增益轉(zhuǎn)速環(huán)系數(shù)：ASR的比例系數(shù)4.檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為滿足簡化條件。2） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為滿足簡化條件。5.計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器如圖4-9所示：圖4-9 含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器其中為轉(zhuǎn)速給定電壓，為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，：調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。取，則 取230K 取 0.4 取 26.校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量

37、當(dāng)時(shí)，不能滿足設(shè)計(jì)要求。應(yīng)按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。7. 按ASR退飽和重新計(jì)算超調(diào)量調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降：過載倍數(shù)=1.5，理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，n=0查表得，h=5時(shí)，Cmax/Cb=81.2%，則10%不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)當(dāng)加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。4.2.2 轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器上增設(shè)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4-10所示。圖4-10帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 和普通的相比，在轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)并聯(lián)了微分電容和濾波電阻，即在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再

38、疊加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋信號(hào)。 圖4-11 轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋對(duì)啟動(dòng)過程的影響 在轉(zhuǎn)速變換過程中轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋兩個(gè)信號(hào)一起與給定信號(hào) 相抵，將比普通雙閉環(huán)系統(tǒng)更早一些的時(shí)刻到達(dá)平衡，開始退飽和；圖中的曲線1為普通雙閉環(huán)的起動(dòng)程，當(dāng)t=時(shí)，n到達(dá)給定值，ASR開始退飽和，其后轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)。加入轉(zhuǎn)速微分后，退飽和提前到T點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速比低，就提早進(jìn)入了線性閉環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在時(shí)轉(zhuǎn)速雖繼續(xù)上升，但有可能不出現(xiàn)超調(diào)就趨于穩(wěn)定，如圖曲線2。圖4-12 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 待定的參數(shù)是和，由于，。而且已選定，只要確定，就可以計(jì)算出和。轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)速微分濾波時(shí)間常

39、數(shù)的近似工程計(jì)算公式為：無超調(diào)時(shí)的微分時(shí)間常數(shù)應(yīng)該是本設(shè)計(jì)無超調(diào)時(shí)則綜上，微分電容為 1.595，濾波電阻為 6.27。加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋后轉(zhuǎn)速無超調(diào)，即滿足。4.3反饋回路設(shè)計(jì)4.3.1 電流反饋利用霍爾元件進(jìn)行電流反饋圖2-13 霍爾元件構(gòu)成的電流互感器該霍爾電流互感器的兩側(cè)的電流時(shí)1:1的，圖中Rm為測量電阻，同時(shí)為限流電阻，即 式中 霍爾電壓傳感器HLV一次側(cè)的最大電流即電動(dòng)機(jī)最大電流；電流調(diào)節(jié)器輸入限幅值。則 型號(hào)：TV100AW/100 匝數(shù)比1:14.3.2轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)：因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為，所以測速發(fā)電機(jī)的的額定數(shù)據(jù)可選為：23.1W，110V，0

40、.21A，1900r/min。 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)包含測速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢系數(shù)和輸出電位器RP2分壓系數(shù)，有 電位器RP2的選擇 此時(shí)RP2所消耗的功率為為了不致使電位器溫度很高，實(shí)選電位器的瓦數(shù)應(yīng)為消耗功率的一倍以上，故可將RP2選為10W，2.1的可調(diào)電位器。 圖4-14轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì)（測速發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)）第5章 輔助回路設(shè)計(jì)5.1限幅電路在運(yùn)算放大器的輸出端需要加入限幅環(huán)節(jié)，對(duì)輸出信號(hào)的幅值進(jìn)行限制。約束了下一環(huán)節(jié)輸入信號(hào)的最大值，同時(shí)保護(hù)運(yùn)放。本設(shè)計(jì)中的電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器都設(shè)置了雙向輸出限幅，以限制最大制動(dòng)電流和最小控制角與最小逆變角。圖5-1 轉(zhuǎn)速環(huán)限幅電路：為負(fù)；：為正。通過調(diào)節(jié)電位器可以設(shè)

41、定=10V。圖5-2 電流環(huán)限幅電路：為負(fù)；：為正。通過調(diào)節(jié)電位器可以設(shè)定=10V。5.2反相器本設(shè)計(jì)中正組與反組的觸發(fā)脈沖成關(guān)系，即所以應(yīng)當(dāng)用反號(hào)器將觸發(fā)電路的控制電壓進(jìn)行取反。圖5-3反相器反號(hào)器的輸入信號(hào)由與運(yùn)算放大器的反相輸入端輸入，故輸出電壓為：調(diào)節(jié)電位器RP1的滑動(dòng)觸電，改變RP1的阻值，使RP1+R3=R1，則即輸入與輸出成倒像關(guān)系。故為反號(hào)器。5.3直流穩(wěn)壓電源 圖5-4 直流穩(wěn)壓電源 由單相橋式整流器和三端穩(wěn)壓器構(gòu)成的穩(wěn)壓電源，作為給定電源。（1） 電路的組成 電路經(jīng)變壓器變壓后的42V電壓經(jīng)單相橋式整流后向給定電路提供電源。將變壓器線圈分為兩部分，中間接地，以得到正、負(fù)電壓

42、同時(shí)輸出。在電橋的兩端分別串入一對(duì)容量較大的電容、和一對(duì)容量較小的電容、，兩對(duì)電容的中間接地。 在正電壓輸出端串入三端穩(wěn)壓器LM117，在負(fù)電壓輸出端串入LM137.分別穩(wěn)定+15V、-15V電壓的輸出。 為了保證電壓的精度和穩(wěn)定性，要選擇精度高的電阻，同時(shí)電阻要緊靠穩(wěn)壓器，防止輸出電流在連線電阻上產(chǎn)生誤差電壓。（2） 電路的工作原理給定電路的電源由單向不可控整流后的電源提供。電源電壓經(jīng)變壓器變壓后的輸出電壓是42V，變壓器線圈繞組的中間接地，經(jīng)變壓器分為兩個(gè)同時(shí)輸出21V的副邊電壓。電流經(jīng)不可控整流后，直接向穩(wěn)壓器提供穩(wěn)壓電源。21V的電流經(jīng)整流橋后，輸入穩(wěn)壓器的電壓大約為這樣穩(wěn)壓器LM11

43、7可輸出電壓為+15V，LM137可輸出電壓15V。整流后輸出電壓的電流為正弦波形電流，在整流橋的兩端并入電容、后，可將正弦波電流變?yōu)檩敵鲭娏鞔笮』竞愣ǖ碾娏髟矗欣诜€(wěn)壓器的穩(wěn)壓與給定電路的穩(wěn)定輸出。穩(wěn)壓器的輸入端并入電容、用以抵消輸入端較長接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激震蕩，接線不長時(shí)也可不用。輸出端并入電容、是為了瞬時(shí)增減電流時(shí)不至于引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。，為保證空載情況下輸出電壓穩(wěn)定，不宜高于240。的大小根據(jù)輸出電壓調(diào)節(jié)圍確定。輸出電壓可調(diào)圍為。（3） 元器件選型、參數(shù)的選取與計(jì)算電容、 1mF 兩只電容、 0.1 兩只電容、 10 兩只電容、 1 兩只電阻 120 兩只電阻 2 兩只固定正電壓輸出穩(wěn)壓器 LM117 一只固定負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器 LM137 一只5.4給定電路圖 5-5 給定電路 電壓給定由兩個(gè)電位器RP1、RP2與兩個(gè)開關(guān)S1、S2組成。S1、S2為正、負(fù)極性切換開關(guān)，輸出的正、負(fù)電壓的大小分別由RP1、RP2來調(diào)節(jié)，其輸出電壓圍為。5.5 操作回路圖5-6 操作回路圖本設(shè)