轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)_課程設(shè)計匯本

1、 PAGE23 / NUMPAGES24 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計學(xué)生：xxx學(xué)號：xxxxxxxx專業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué)院：信息工程與科學(xué)學(xué)院目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc320475579目錄1HYPERLINK l _Toc320475580摘要 PAGEREF _Toc320475580 h 2HYPERLINK l _Toc320475581第章任務(wù)書 PAGEREF _Toc320475581 h 3HYPERLINK l _Toc320475582（一）設(shè)計參數(shù) PAGEREF _Toc320475582 h 3HYPERLINK

2、 l _Toc320475583（二）設(shè)計要求 PAGEREF _Toc320475583 h 3HYPERLINK l _Toc320475584第一章主電路設(shè)計 PAGEREF _Toc320475584 h 4HYPERLINK l _Toc320475585（一）系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc320475585 h 4HYPERLINK l _Toc320475586（二）主電路原理 PAGEREF _Toc320475586 h 4HYPERLINK l _Toc320475587（三）主電路元器件參數(shù)計算及器件選型 PAGEREF _Toc320475587 h 5HYPERL

3、INK l _Toc3204755881.3.1整流元器件參數(shù)計算與選型 PAGEREF _Toc320475588 h 5HYPERLINK l _Toc3204755891.3.2其它元器件參數(shù)計算與選取 PAGEREF _Toc320475589 h 7HYPERLINK l _Toc320475590第二章調(diào)節(jié)器設(shè)計 PAGEREF _Toc320475590 h 9HYPERLINK l _Toc320475591（一）電流調(diào)節(jié)器設(shè)計 PAGEREF _Toc320475591 h 9HYPERLINK l _Toc320475592（二）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計 PAGEREF _Toc32

4、0475592 h 10HYPERLINK l _Toc320475593第三章觸發(fā)器設(shè)計 PAGEREF _Toc320475593 h 12HYPERLINK l _Toc320475594第四章反饋環(huán)節(jié)、保護電路及其它電路設(shè)計 PAGEREF _Toc320475594 h 13HYPERLINK l _Toc320475595（一）反饋環(huán)節(jié)設(shè)計 PAGEREF _Toc320475595 h 13HYPERLINK l _Toc3204755964.1.1轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)設(shè)計 PAGEREF _Toc320475596 h 13HYPERLINK l _Toc3204755974.1.2電

5、流反饋環(huán)節(jié)設(shè)計 PAGEREF _Toc320475597 h 13HYPERLINK l _Toc320475598（二）保護電路設(shè)計 PAGEREF _Toc320475598 h 14HYPERLINK l _Toc3204755994.2.1過電流保護電路設(shè)計 PAGEREF _Toc320475599 h 14HYPERLINK l _Toc3204756004.2.2過電壓保護電路設(shè)計 PAGEREF _Toc320475600 h 14HYPERLINK l _Toc320475601（三）其它電路設(shè)計 PAGEREF _Toc320475601 h 15HYPERLINK l

6、_Toc3204756024.3.1轉(zhuǎn)速給定器設(shè)計 PAGEREF _Toc320475602 h 15HYPERLINK l _Toc3204756034.3.2零速封鎖器設(shè)計 PAGEREF _Toc320475603 h 15HYPERLINK l _Toc320475604第五章系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc320475604 h 16HYPERLINK l _Toc320475605（一）仿真模型建立 PAGEREF _Toc320475605 h 16HYPERLINK l _Toc320475606（二）仿真參數(shù)輸入 PAGEREF _Toc320475606 h 17HYP

7、ERLINK l _Toc320475607（三）仿真結(jié)果輸出 PAGEREF _Toc320475607 h 18HYPERLINK l _Toc320475608總結(jié) PAGEREF _Toc320475608 h 19HYPERLINK l _Toc320475609附表1第一章用表 PAGEREF _Toc320475609 h 20HYPERLINK l _Toc320475610附表1-1整流參數(shù)計算用常數(shù) PAGEREF _Toc320475610 h 21HYPERLINK l _Toc320475611附表1-2晶閘管型號及其參數(shù) PAGEREF _Toc320475611

8、h 21HYPERLINK l _Toc320475612附表2第二章用表 PAGEREF _Toc320475612 h 22HYPERLINK l _Toc320475613附表2-1整流裝置失控時間（f=50Hz） PAGEREF _Toc320475613 h 22HYPERLINK l _Toc320475614附表2-2典型I型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標和頻域指標與參數(shù)的關(guān)系 PAGEREF _Toc320475614 h 22HYPERLINK l _Toc320475615附表2-3典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標（按準則確定參數(shù)關(guān)系） PAGEREF _Toc320475615

9、h 22HYPERLINK l _Toc320475616附表2-4典型II型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標與參數(shù)的關(guān)系 PAGEREF _Toc320475616 h 22HYPERLINK l _Toc320475617參考文獻 PAGEREF _Toc320475617 h 22摘要本文介紹了基于工程設(shè)計對直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)直流調(diào)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理，利用晶閘管等器件設(shè)計了一個轉(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)置了電流反饋環(huán)節(jié)、電流調(diào)節(jié)器以及轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，構(gòu)成電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)前者通過電流元件的反饋作用穩(wěn)定電流，后者通過轉(zhuǎn)速檢測元件的反饋作用保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)

10、速偏差，從而使系統(tǒng)達到調(diào)節(jié)電流和轉(zhuǎn)速的目的。最后使用MATLAB對系統(tǒng)進行仿真。（本課程設(shè)計為自主完成，如有雷同，純屬他人參考不當。）任務(wù)書設(shè)計參數(shù)直流電動機的額定電壓UN=220V，額定電流IN=12A，額定轉(zhuǎn)速nN=1500 rpm，電樞電阻Ra=1.2，電流過載倍數(shù)=1.5，機電時間常數(shù)Tm=0.03s。設(shè)計要求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量i5%，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 n10。主電路設(shè)計系統(tǒng)組成本設(shè)計采用的轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)各個模塊如圖1-1所示。系統(tǒng)可分為三個部分：主電路和控制電路以及保護電路和反饋環(huán)節(jié)。主電路主要包括整流變壓器和電力電子變換裝置，起到將交流變換成直

11、流，從而為直流電動機提供電源電壓的作用?？刂齐娐分饕娏髡{(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器以及觸發(fā)器，其中電流調(diào)節(jié)器與電流反饋環(huán)構(gòu)成電流環(huán)，起到穩(wěn)定電流的作用；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速反饋環(huán)構(gòu)成轉(zhuǎn)速環(huán)，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無靜差；觸發(fā)器則用于為整流晶閘管組提供觸發(fā)脈沖。保護電路主要為晶閘管保護電路，包括由整流變壓器交流側(cè)的快速熔斷器組構(gòu)成的保護電路，以及與晶閘管并聯(lián)的阻容電路構(gòu)成的保護電路。保護電路的設(shè)置使得晶閘管免受過電壓以及過電流的影響，從而使系統(tǒng)工作可靠。反饋環(huán)節(jié)包括電流反饋環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)。前者由電流互感器進行電流檢測，再進行整流濾波得到電流反饋信號，后者則使用測速發(fā)電機來得到實際轉(zhuǎn)速信號。此外，還有其它部分的電

12、路。包括減小電流脈動的平波電抗器，以及減小直流電壓脈動的濾波電容。圖1-1轉(zhuǎn)速電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)組成框圖主電路原理如圖1-2所示。主電路主要由整流變壓器和整流晶閘管組構(gòu)成。整流變壓器將公共電網(wǎng)的交流電壓變換成整流橋可用的電源電壓，而整流晶閘管組構(gòu)成三相全控橋，將交流電變換成直流電，從而作為直流電動機的電源電壓。直接整流得到的電流和電壓往往有較大的脈動，若直接作為直流電動機的電源電壓，將會引起電機振動及噪聲。為此，需要在主電路的直流側(cè)加入平波電抗器和濾波大電容，從而減小整流器輸出電流脈動以及輸出電壓脈動。圖1-2主電路原理圖主電路元器件參數(shù)計算及器件選型主電路元器件包括整流元器件及其它元器

13、件。整流元器件起整流作用，包括將市電電壓變換成整流橋可用電源電壓的整流變壓器，以及將交流電變整流成直流電的整流晶閘管組；其它元器件則起減小紋波作用，包括抑制輸出電流紋波的平波電抗器，以及抑制輸出電壓紋波的濾波電容器。正確計算其參數(shù)，適當選擇其型號，將有助于使主電路以低成本在高可靠下運行。1.3.1整流元器件參數(shù)計算與選型整流元器件參數(shù)計算與選型包括整流變壓器參數(shù)計算與選型及整流晶閘管參數(shù)計算與選型。1.整流變壓器參數(shù)計算與選型在一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓往往不一致。此外，為了盡量減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求它們相互隔離，故通常要配用整流變壓器。本設(shè)計采用變壓器

14、的接線型式為一次側(cè)繞組采用聯(lián)接，二次側(cè)繞組采用Y聯(lián)接。為了保證負載能正常工作，當主電路的接線形式（/Y）和負載要求的額定電壓（UN=220V）確定之后，晶閘管交流側(cè)的電壓U2只能在一個較小的X圍內(nèi)變化，為此必須精確計算整流變壓器次級電壓U2。影響U2值的因素有：（1）首先要保證滿足負載所需求的最大電流值的Idmax。（2）晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，故導(dǎo)通時有一定的管壓降VT。（3）變壓器漏抗的存在會產(chǎn)生換相壓降。（4）平波電抗器有一定的直流電阻，當電流流經(jīng)該電阻時就要產(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U2精確表達式為：式中，A=Ud0/U2表示當控制角=0時，整流

15、電壓平均值與變壓器次級相電壓有效值之比；B=Ud/Ud0表示當控制角為與0時，整流電壓平均值之比；C是與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)；Uk%是變壓器的短路電壓百分比，100kVA以下的變壓器取Uk%=5，100kVA1000kVA的變壓器取Uk%=510；為電網(wǎng)電壓波動系數(shù)，通常取0.91.05，供電質(zhì)量較差，電壓波動較大的情況應(yīng)取較小值；ra=INR/UN表示電動機電樞電路總電阻R的標幺值，對于容量為15kW150kW的電動機，通常取ra=0.040.08；nUT表示主電路中電流經(jīng)過幾個串聯(lián)晶閘管的管壓降；Idmax/IdN表示電動機允許過載倍數(shù)，即?？紤]到本設(shè)計為了保證電動機負載能在額定轉(zhuǎn)速下運

16、轉(zhuǎn)，并且所取U2留有一定裕量，根據(jù)經(jīng)驗，公式中的控制角應(yīng)取30為宜。電動機電樞電路總電阻標幺值ra=INR/UN=121.2/220=0.065。其它部分參數(shù)可查附表1-1取值如下：=0.9，A=2.34，B=cos=cos30=0.866，C=0.5，Uk%=5。則U2=。=229.15=132V。可取U2=135V。根據(jù)主電路接線方式，查附表1-1得KI2=I2/Id=0.816，考慮到電動機的允許過載倍數(shù)，忽略變壓器初次側(cè)間的能量損耗，則次級電流有效值應(yīng)為I2=KI2IN=1.50.81612=14.688A。根據(jù)變壓器特性，即m1U1I1=m2U2I2。取m1=m2=3，則U1I1=U

17、2I2，故整流變壓器容量為S=（1/2）（S1+S2）=（1/2）（m1U1I1+m2U2I2）=m2U2I2=313514.688=5.95kVA。綜上，整流變壓器容量可取為6kVA，型號可選為S9-6/0.38。2.整流晶閘管參數(shù)計算與選型已知本設(shè)計采用的是三相橋式整流電路，則在阻感負載中晶閘管承受的最大電壓（考慮到23倍裕量）：URM=（23）2.45U2=（23）2.45135=661V993V。取為URM=800V。又已知直流電動機過載倍數(shù)為=1.5，則電路中允許流過的最大電流為：Idmax=IdN=1.512=18A故晶閘管應(yīng)能承受的電流有效值：IVT=Idmax/1.732=18

18、/1.732=11A故晶閘管額定電流（考慮到1.52倍裕量）：IT（AV）=（1.52）IVT/1.57=（1.52）11/1.57=11A14A?？扇镮T（AV）=10A。綜上，晶閘管型號可選為：KP-10。查附表1-2可得KP-10型晶閘管主要參數(shù)：額定電壓：800V；額定電流：10A；門極觸發(fā)電壓：2.5V；門極觸發(fā)電流5mA45mA。則晶閘管整流裝置放大系數(shù)為KS=220/2.5=88。1.3.2其它元器件參數(shù)計算與選取其它元器件參數(shù)計算與選型包括平波電抗器參數(shù)計算與選取及濾波電容器參數(shù)計算與選取。1.平波電抗器參數(shù)計算與選取為了使直流負載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出回路串入帶

19、有氣隙的鐵心電抗器Ld，稱為平波電抗器。平波電抗器的參數(shù)計算主要是計算在保證電流連續(xù)和輸出電流脈動系數(shù)達到一定要求時所需要的平波電抗器的電感值。（1）計算維持輸出電流連續(xù)的電感值當控制角較大，負載電流很小或者平波電抗器Ld不夠大時，負載電流id會出現(xiàn)斷續(xù)。電流斷續(xù)使晶閘管導(dǎo)通角減小，機械特性明顯變軟，電機工作甚至不穩(wěn)定，這是應(yīng)該盡量避免的。要使電流在整個工作區(qū)域保持連續(xù)，必須使臨界電流Idk小于或等于最小負載電流Idmin(一般可取額定電流的5%)。把滿足電流連續(xù)的最小電感量稱為臨界電感。臨界電感的計算公式為：L1= K1U2/ Idmin （mH）。式中，K1為考慮不同電路時臨界電感的計算系

20、數(shù)。K1值可通過查附表1-1得到。對于本設(shè)計采用的三相全控橋，取K1=0.693。則滿足電流連續(xù)的臨界電感為L1=K1U2/Idmin=0.693380/（120.05）=438.9mH。（2）計算限制輸出電流脈動的電感值晶閘管整流裝置的輸出電壓可以分解成一個恒定直流分量和一個交流分量，通常負載需要的只是直流分量，對電機負載來說，過大的交流分量會使電機換向惡化和因鐵心損耗增大而引起電機過熱。擬制交流分量的有效辦法是串接平波電抗器，使交流分量基本降落在電抗器上，而負載上能夠得到比較恒定的直流電壓和電流。滿足一定脈動要求時的臨界電感量為L2=（UdM/U2）/（6.28fdSiId/U2）103

21、（mH）式中，fd為輸出最低頻率分量的最低值；Si為給定的允許電流脈動系數(shù)。對于本設(shè)計采用的三相全控橋，查附表1-1可得：UdM/U2=0.46，fd=300Hz。通常在三相電路中，電流脈動系數(shù)可取Si（UdM/U2）/（6.28fdSiId/U2）103=0.46/（6.28300（5%10%）12/（3800.001）=77.3mH154.6mH。綜合（1）（2），則平波電抗器電感值可取為Ld=450mH。但由以上公式計算得到的電感值均是電路總電感，其中包括負載電動機的電感LD與變壓器漏感LB,因此外接平波器電抗器Ld應(yīng)減去LD和LB。電動機電感LD值按下式計算：LD=KDUeD103/（

22、2pneDIeD）（mH）式中，UeD、IeD、neD為直流電機的額定電壓、額定電流與額定轉(zhuǎn)速；P為電機極對數(shù)；KD為計算系數(shù)，一般無補償電機KD=812。則電動機電感LD= KDUeD103/（2pneDIeD）=（812）220103/（21150012）（mH）=48.9mH73.3mH。可取LD=50mH。考慮到變壓器漏感一般很小，故忽略變壓器漏感。則三相全控橋整流器輸出串接平波電抗器的電感量為Ld= L1(2LB+ LD)L1-LD=400mH。2.濾波電容器參數(shù)計算與選型橋式整流電路的濾波電容取值在工程設(shè)計中，一般由兩個切入點來計算。一是根據(jù)電容由整流電源充電與對負載電阻放電的周期

23、，再乘上一個系數(shù)來確定的，另一個切入點是根據(jù)電源濾波輸出的波紋系數(shù)來計算的，無論是采用那個切入點來計算濾波電容都需要依據(jù)橋式整流的最大輸出電壓和電流這兩個數(shù)值。通常比較多的是根據(jù)電源濾波輸出波紋系數(shù)這個公式來計算濾波電容。C0.289/（fp（Uomax/Iomax）Su）式中，0.289是由半波阻性負載整流電路的波紋系數(shù)推演來的常數(shù)；fp是整流電路的脈沖頻率；Uomax是整流電路最大輸出電壓；Iomax是整流電路最大輸出電流；Su是電壓紋波系數(shù)。對于本設(shè)計采用的三相全控橋整流電路，輸出電壓220V，輸出電流12A，波紋系數(shù)取8%，濾波電容為C0.289/（fp（Uomax/Iomax）Su）

24、=0.289/（300（220V/12A）0.08）=656.8F即可。取C=1000F。調(diào)節(jié)器設(shè)計本設(shè)計采用工程設(shè)計方法來設(shè)計轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器。原則是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。即先進行電流環(huán)的設(shè)計，再進行轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計。電流調(diào)節(jié)器設(shè)計1.確定時間常數(shù)。（1）整流裝置滯后時間常數(shù)TS：由附表2-1可知三相橋式電路平均失控時間TS=0.0017s。（2）電流濾波時間常數(shù)Toi：三相橋式電路每個波頭的時間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有（12）Toi=3.33ms，故取Toi=2ms=0.002s。（3）電流環(huán)小時間常數(shù)之和Ti：按小時間常數(shù)近似處理，取Ti=TS+Toi=0.0037

25、s。（4）電磁時間常數(shù)Tl：已知直流電動機電感為LD=50mH，則電磁時間常數(shù)Tl=Ll/R=0.050/1.2=0.0417s。2.選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)。（1）確定系統(tǒng)型式及其傳遞函數(shù)：根據(jù)設(shè)計要求i5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。又電流環(huán)控制對象是雙慣性的（電磁慣性和機械慣性），故可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為（2）檢查對電源電壓的抗擾性能：Tl/Ti0.0417/0.0037=11.27。參照附表2-2的典型I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標都是可以接受的。故基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型I型系統(tǒng)設(shè)計。3.計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)。（1）電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：i=Tl=0

26、.0417s。（2）電流環(huán)開環(huán)增益：要求i5%時，應(yīng)取KITi=0.5，故KI=0.5/Ti=0.5/0.0037=135.1s-1。又電流反饋系數(shù)=Ui*/1.5IdN=10/1.512=0.5556V/A，則ACR的比例系數(shù)Ki=KIiR/KS=135.10.04171.2/880.5556=0.138。4.校驗近似條件。（1）電流環(huán)截止頻率：ci=KI=135.1s-1。故（2）校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件：1/3TS=1/30.0017=196.1s-1ci。滿足近似條件。（3）校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件：3（1/TmTl）=3（1/0.030.0417）=84

27、.8ci。滿足近似條件。5.計算調(diào)節(jié)器電阻和電容。電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖2-1所示。按所用運算放大器取R0=40，各電阻和電容值計算如下：Ri=KiR0=0.13840=5.52。取6Ci=i/Ri=0.0417/6=6.59F。取6.6FCoi=4Toi/R0=40.002/40=0.2F。取0.2F按照上述參數(shù)，電流環(huán)可達到的動態(tài)跟隨性能指標為：i=4.3%。滿足簡化條件。（3）校驗轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：（1/3）/（KI/Ton）=（1/3）/（135.1/0.01）=38.7。滿足近似條件。5.計算調(diào)節(jié)器電阻和電容。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖2-2所示。取R0=40。則Rn=KnR0=

28、18.940=756=n/Rn=0.087/756=0.115FCon=4Ton/R0=40.01/40=1F圖2-2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖6.校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量。當h=5時，查附表2-3，得n=37.6%，不能滿足設(shè)計要求。實際上，由于附表2-3是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時，ASR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算超調(diào)量。設(shè)理想空載啟動時z=0，當h=5時，查附表2-4得Cmax/Cb=81.2%，則n=281.2%1.5（121.2/0.137）/1500）（0.0174/0.03）=9.91%10%。能滿足設(shè)計要求。觸發(fā)器設(shè)計本設(shè)計采用集成觸發(fā)器。三個KJ004集

29、成塊和一個KJ401集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由留個晶體管進行脈沖放大，即構(gòu)成完整的三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路。如圖3-1所示。反饋環(huán)節(jié)、保護電路及其它電路設(shè)計反饋環(huán)節(jié)設(shè)計4.1.1轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)設(shè)計轉(zhuǎn)速檢測電路的主要作用是將轉(zhuǎn)速信號變換為與轉(zhuǎn)速稱正比的電壓信號，濾除交流分量，為系統(tǒng)提供滿足要求的轉(zhuǎn)速反饋信號。轉(zhuǎn)速檢測電路主要由測速發(fā)電機組成，將測速發(fā)電機與直流電動機同軸連接，測速發(fā)電機輸出端即可獲得與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號，經(jīng)過濾波整流之后即可作為轉(zhuǎn)速反饋信號反饋回系統(tǒng)。其原理圖如圖4-1所示。圖4-1轉(zhuǎn)速檢測電路原理圖4.1.2電流反饋環(huán)節(jié)設(shè)計電流檢測電路的主要作用是獲得與主電路電流

30、成正比的電流信號，經(jīng)過濾波整流后，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，起到電氣隔離的作用。其電路原理圖如圖4-2所示。圖4-2電流檢測電路原理圖保護電路設(shè)計本設(shè)計主要考慮晶閘管的保護。如圖4-3所示。圖4-3晶閘管保護電路圖4.2.1過電流保護電路設(shè)計本設(shè)計采用快速熔斷器安裝于交流側(cè)的過電流保護方案。考慮在整流變壓器二次側(cè)每一相上各安裝一個快速熔斷器。由前面的計算選型可知，晶閘管的最大工作電壓為URM=800V。故選取快速熔斷器額定電壓為UFNURM/2=400V。又由前面的計算選型可知，流過晶閘管的電流有效值為I

31、VT=11A，故選取快速熔斷器額定電流為IFNIVT=11A，可選10A。綜上，快速熔斷器型號可選為117NH-10A/400V。4.2.2過電壓保護電路設(shè)計本設(shè)計采用電阻和電容并聯(lián)于晶閘管的過電壓保護方案。下面進行電阻和電容的參數(shù)計算和選型。由經(jīng)驗公式：C=（24）IT10-3（F）R=1030PR=（1/2）CUm2得：C=（24）IT10-3 =（24）1010-3=（2040）nFPR=（1/2）CUm2=（1/2）0.0410-61352=3.64510-4J由于一個周期晶閘管充放電各一次，因此：2PR=23.64510-4=7.2910-4JP（AV）=PR/T=7.2910-4/

32、0.02=0.03645W功率選擇留56倍裕量：P=（56）P（AV）=（56）0.03645=0.18W0.22W綜上，電阻R選擇阻值為1030,功率為0.5W的電阻。電容C選擇容量為40nF的電容。其它電路設(shè)計4.3.1轉(zhuǎn)速給定器設(shè)計轉(zhuǎn)速給定電路主要由滑動變阻器構(gòu)成，調(diào)節(jié)滑動變阻器即可獲得相應(yīng)大小的給定信號。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調(diào)節(jié)的給定電壓。其電路原理圖如圖4-4所示。 圖4-4 轉(zhuǎn)速給定電路原理圖4.3.2零速封鎖器設(shè)計零速封鎖器的作用是當系統(tǒng)處于停車狀態(tài)時，即給定電壓為零，同時電動機轉(zhuǎn)速也為零時，將系統(tǒng)中所有調(diào)節(jié)器鎖零，以避免停車時，由于各調(diào)節(jié)

33、器的零點漂移，致使晶閘管整流電路有微量的輸出，從而使電動機出現(xiàn)竄動現(xiàn)象。出于成本及性能已能滿足要求考慮，本設(shè)計將不涉及零速封鎖器的設(shè)計。系統(tǒng)仿真仿真模型建立已經(jīng)建立的仿真模型如圖5-1。給定器方面：模塊Un*仿真轉(zhuǎn)速給定，模塊TL仿真負載給定。調(diào)節(jié)器方面：放大器模塊KnK、KnI以及積分模塊In如圖構(gòu)成ASR；放大器模塊KiK、KiI以及積分模塊Ii如圖構(gòu)成ACR。電動機方面：模塊M仿真直流電動機的機械部分，模塊E仿真直流電動機的電磁部分，則模塊M、E構(gòu)成直流電動機主要部分，經(jīng)過1/Ce則得到直流電動機轉(zhuǎn)速。反饋環(huán)方面：模塊IF和模塊nF分別仿真電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋。其它方面：Sn和Si分別為A

34、SR和ACR的限幅；而Dn和Di則分別仿真ASR和ACR的滯后效應(yīng)。圖5-1電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型仿真參數(shù)輸入5.2.1給定器仿真模塊參數(shù)設(shè)置1.轉(zhuǎn)速給定仿真模塊Un*Step time=0Initial value=0Final value=10Sample time=0其它默認。2.負載給定仿真模塊TLStep time=0Initial value=0Final value=10Sample time=0其它默認。5.2.2調(diào)節(jié)器仿真模塊參數(shù)設(shè)置電流調(diào)節(jié)器放大器KiK（Gain）=KiK（Ki）=KiK（0.138）；KiI（Gain）=KiI（Ki/i=0.138/0.04

35、17）=KiI（3.31）。積分器上下限設(shè)為10。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器放大器KnK（Gain）=KnK（Kn）=KnK（9.45）；KnI（Gain）=KnI（Kn/n=9.87/0.087）=KnI（113.4）。積分器上下限設(shè)為10。5.5.3直流電動機仿真模塊參數(shù)設(shè)置電磁部分E（s）=（1/R）/（Tls+1）=（1/1.2）/（0.0417s+1）=0.8333/（0.0417s+1）。機械部分M（s）=R/（Tms）=1.2/0.03s。轉(zhuǎn)速部分1/Ce=1/0.1371。5.5.4反饋環(huán)仿真模塊參數(shù)設(shè)置電流反饋環(huán)IF（s）=/（Tois+1）=0.56/（0.002s+1）。轉(zhuǎn)速反饋環(huán)nF（

36、s）=/（Tons+1）=0.0067/（0.01s+1）。5.5.5其它仿真模塊參數(shù)設(shè)置限幅上下限均設(shè)置為10。滯后Di1（s）=1/（Tois+1）=1/（0.002s+1）。Di2（s）=Ks/（Tss+1）=88/（0.0017s+1）。Dn（s）=1/（Tons+1）=1/（0.01s+1）。仿真結(jié)果輸出仿真結(jié)果如圖5-2。圖5-2轉(zhuǎn)速n與電流Id仿真曲線總結(jié)課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，雙閉環(huán)直流調(diào)速已經(jīng)成為當今電機調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說是無處不在。因此作為二十一世紀的大學(xué)來說掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速技術(shù)是十分重要的。通過本次課程設(shè)計，我意識到只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)