直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速課程設(shè)計(jì)

摘要：目前調(diào)速系統(tǒng)分為交流調(diào)速和直流調(diào)速系統(tǒng)，由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，調(diào)速范圍廣，靜差率小，穩(wěn)定性好以及具有良好的動(dòng)態(tài)性能，在很多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年以來(lái)，高性能交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快，隨著其應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，有著取代直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能，通常要采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。在對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合，采用轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)是最經(jīng)濟(jì)的選擇，正因?yàn)檫@樣，單閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其良好的調(diào)速性能也被大眾所認(rèn)同。閉環(huán)系統(tǒng)把一部分的輸出信號(hào)反饋回輸入端，與輸入端的信號(hào)進(jìn)行比較，其差值作為實(shí)際的輸入信號(hào)，能自動(dòng)地調(diào)節(jié)輸入量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在對(duì)調(diào)速系統(tǒng)有較高要求的領(lǐng)域，常利用直流電動(dòng)機(jī)，然而，直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，系統(tǒng)有較大轉(zhuǎn)速差，不能夠滿足要求，所以可以利用轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)提高穩(wěn)態(tài)精度。但是，采用比例調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)還是有靜差的，為了消除系統(tǒng)靜差，可以采用積分調(diào)節(jié)器代替比例調(diào)節(jié)器。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波電抗器、測(cè)速發(fā)電機(jī)、閉環(huán)控制系統(tǒng)組成。通過(guò)調(diào)整晶閘管的控制角來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，非常方便，高效。關(guān)鍵詞:單閉環(huán)；不可逆；高穩(wěn)定性。目錄第1章緒論 31.1本課題在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問(wèn)題 31.2本課題的目的和意義 3第2章方案論證 42.1方案論證的比較 42.1.1總體方案的論證比較 4第3章主電路設(shè)計(jì) 8第4章圖表 18第5章結(jié)論 19參考文獻(xiàn) 20致謝 20附錄B 21第一章 緒論1.1本課題在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問(wèn)題目前調(diào)速系統(tǒng)分為交流調(diào)速和直流調(diào)速系統(tǒng)，由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，調(diào)速范圍廣，靜差率小，穩(wěn)定性好以及具有良好的動(dòng)態(tài)性能，在很多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，高性能交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快，隨著其應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，有著取代直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能，通常要采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。在對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合，采用轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)是最經(jīng)濟(jì)的選擇，正因?yàn)檫@樣，單閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其良好的調(diào)速性能也被大眾所認(rèn)同。閉環(huán)系統(tǒng)把一部分的輸出信號(hào)反饋回輸入端，與輸入端的信號(hào)進(jìn)行比較，其差值作為實(shí)際的輸入信號(hào)，能自動(dòng)地調(diào)節(jié)輸入量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在對(duì)調(diào)速系統(tǒng)有較高要求的領(lǐng)域，常利用直流電動(dòng)機(jī)，然而，直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，系統(tǒng)有較大轉(zhuǎn)速差，不能夠滿足要求，所以可以利用轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)提高穩(wěn)態(tài)精度。但是，采用比例調(diào)節(jié)器的負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)還是有靜差的，為了消除系統(tǒng)靜差，可以采用積分調(diào)節(jié)器代替比例調(diào)節(jié)器。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波電抗器、測(cè)速發(fā)電機(jī)、閉環(huán)控制系統(tǒng)組成。通過(guò)調(diào)整晶閘管的控制角來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，非常方便，高效。1.2課程設(shè)計(jì)的目的和意義1）了解單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理，組成及其各主要單元部件的原理。2）掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的一般調(diào)速過(guò)程。3）認(rèn)識(shí)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的基本特性。4）掌握交、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行特性。5）掌握交、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的基本理論和計(jì)算方法。

6）了解選擇電動(dòng)機(jī)的原則和方法。7）學(xué)習(xí)低壓電器基礎(chǔ)知識(shí)，具備使用有關(guān)手冊(cè)，圖表資料的初步能力。

8）學(xué)會(huì)分析電力拖動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，各種運(yùn)行狀態(tài)及控制特性，掌握它們的基本原理和相應(yīng)計(jì)算方法。9）掌握電力拖動(dòng)控制理論和線路分析方法，具備排除一般故障的能力。10）通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)，深化專業(yè)理論，增強(qiáng)動(dòng)手能力，具備初步的電力拖動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試能力。第二章 方案論證2.1方案比較的論證2.1.1總體方案的論證比較對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有很多，而其各有它自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。各種調(diào)速方法可大致歸納如下：（１）弱磁調(diào)速

通過(guò)改變勵(lì)磁線圈中的電壓Uf，使磁通量改變（Uf增大，磁通量增大；Uf增小，磁通量增?。Ｌ攸c(diǎn)：保持電源電壓為恒定的額定值，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁回路的勵(lì)磁電流大小，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方法屬于基速以上的恒功率調(diào)速的方法。在電流較小的勵(lì)磁回路內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此控制起來(lái)比較方便，功率損耗小，用于調(diào)節(jié)勵(lì)磁的電阻器功率小，控制方便且容易實(shí)現(xiàn)，而其更重要的是此方法可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，但由于電動(dòng)機(jī)的換向有限以及機(jī)械強(qiáng)度的限制，速度不能調(diào)節(jié)得太高，從而電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍也就受到了限制。（２）串聯(lián)電阻調(diào)速即在電樞回路中串入一個(gè)電阻，其阻值的大小根據(jù)實(shí)際需要而定，使電動(dòng)機(jī)特性變軟，特點(diǎn)：在保持電源電壓和氣隙磁通為額定值，在電樞回路中串入不同阻值的電阻時(shí)，可以得到不同的人為機(jī)械特性曲線，由于機(jī)械特性的軟硬度，即曲線斜率的不同，在同一負(fù)載下改變不同的電樞電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)速的目的，屬于基速以下的調(diào)速方法。這種方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，而其成本較低，單外串電阻只能是分段調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而其電阻在一定程度上要消耗能量，功率損耗大，低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較差，只能適應(yīng)對(duì)調(diào)速要求不高的中小功率型電動(dòng)機(jī)。（３）調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速電機(jī)降壓起動(dòng)是為了避免高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流峰值,減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的加速轉(zhuǎn)矩和沖擊電流對(duì)工作機(jī)械、供電系統(tǒng)的影響。特點(diǎn)：在保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的磁通為額定值的情況下，電樞回路不串入電阻，將電視兩端的電壓，即電源電壓降低為不同的值時(shí)，可以獲得與電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性相互平行的人為機(jī)械特性，調(diào)速方向是基速以下，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的，即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，而且低速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性基本保持不變。所以得到的調(diào)速范圍可以達(dá)到很高，而且能實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行。但對(duì)于可調(diào)的直流電源成本投資相對(duì)其他方法較高。又由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種的直流調(diào)壓方法，可分為如下兩種：1）使用晶閘管可控整流裝置的調(diào)速系統(tǒng)；2）使用脈寬調(diào)制的晶體管功率放大器調(diào)速系統(tǒng)。基于以上的特點(diǎn)，當(dāng)前有3種方法可供選擇。方案Ⅰ 弱磁調(diào)速系統(tǒng)采用弱磁調(diào)速。由于弱磁調(diào)速方法的特點(diǎn)可以看出：功率損耗小，特別是用于調(diào)節(jié)勵(lì)磁的電阻器功率小，控制方便而其容易實(shí)現(xiàn)，更重要的是可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，為生產(chǎn)節(jié)約了生產(chǎn)成本。這是它的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)要注意到弱磁調(diào)速方法難以實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行，以及可逆運(yùn)行。只能在基速以上運(yùn)行，且電動(dòng)機(jī)的換向能力以及機(jī)械強(qiáng)度的限制，速度不能調(diào)得太高，這就限制了它的調(diào)速范圍的要求，針對(duì)我們要設(shè)計(jì)的目標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)，速度要求在1500r/min，很明顯這種調(diào)速方法難以做到，必須要配合其他的控制方法才能實(shí)現(xiàn)，這樣成本將會(huì)升高，而且控制將會(huì)變得復(fù)雜，失去了弱磁調(diào)速本身所具有的優(yōu)點(diǎn)。方案Ⅱ 串聯(lián)電阻調(diào)速系統(tǒng)采用串聯(lián)電阻調(diào)速。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，控制電路簡(jiǎn)單可靠，操作簡(jiǎn)便。這種調(diào)速屬于基速以下的調(diào)速方法，可以達(dá)到生產(chǎn)工藝對(duì)速度的要求。但它外串電阻只能是分段調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，而且電阻在一定程度上消耗能量，功率損耗比較大，低速行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生張力不平穩(wěn)，難以控制。方案Ⅲ調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)電樞電壓的調(diào)速方法。這種可以獲得與電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性相平行的人為機(jī)械特性，調(diào)速方向是基速以下只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的，即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，而且低速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性基本上保持不變所以得到的調(diào)速范圍可以達(dá)到很寬，而且可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。鑒于以上對(duì)各種調(diào)速可行性方案的論述本，本系統(tǒng)將采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法以滿足生產(chǎn)工藝的要求。主電路主要是指電源裝置和執(zhí)行裝置（直流電動(dòng)機(jī)），由于電動(dòng)機(jī)是我們的控制對(duì)象，所以就對(duì)電源裝置進(jìn)行可行性和優(yōu)越性的比較論證。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有兩種，具體為：1）使用脈沖寬度調(diào)制晶體管功率放大器，即采用PWM的調(diào)壓調(diào)速控制；2）使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速。一、PWM調(diào)壓調(diào)速方案電源裝置采用PWM調(diào)壓，其基本思想是：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加載到具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果相同。即慣性環(huán)節(jié)的輸出相應(yīng)是相同的。SPWM波形——脈沖寬度按照正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，可表示如下。圖2-1用pwm波代替正弦波PWM調(diào)壓電路圖2-2pwm調(diào)壓電路二、使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速通過(guò)晶閘管的導(dǎo)通角的移相，改變觸發(fā)角，從而改變電壓的導(dǎo)通時(shí)間，改變電壓的平均值。電路如下：圖2-3晶閘管可控整流電路裝置電路特點(diǎn)：電路直接由交流轉(zhuǎn)換為直流，所以效率比較高。其次，整流裝置時(shí)SRC，容量相對(duì)IGBT而言，比較大，電動(dòng)機(jī)的容量就可以做的相對(duì)較大，可靠性也比較高，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)的對(duì)象電機(jī)的容量是3KW，可以很好地滿足容量的要求，再次，觸發(fā)電路也比較簡(jiǎn)單，有現(xiàn)成的集成觸發(fā)電路，設(shè)計(jì)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單。不過(guò)由于也存在正反兩組的問(wèn)題，所以也要考慮邏輯控制問(wèn)題，以免發(fā)生環(huán)路導(dǎo)通短路事故。綜上所述，綜合考慮比較兩者的優(yōu)點(diǎn)，可調(diào)電源電路采用后者，使用晶閘管可控整流裝置調(diào)壓調(diào)速?？刂齐娐贩桨傅恼撟C比較對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制調(diào)節(jié)方法有幾種控制方法：（1）才用單閉環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上電流截止負(fù)反饋的方法；（2）采用雙閉環(huán)的速度、電流反饋控制調(diào)節(jié)方法。方案論證：采用才用單閉環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上電流截止負(fù)反饋的方法，能實(shí)現(xiàn)比較方便，快捷，成本低，而且系統(tǒng)調(diào)試等簡(jiǎn)單。但是此方法又有其缺點(diǎn)，在啟動(dòng)過(guò)程總系統(tǒng)是非線性的，而且是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，不能簡(jiǎn)單地將最大負(fù)荷時(shí)的電流值定為電流截止負(fù)反饋的限制值，這將影響電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，而且難以把握電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程。由于直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)、堵轉(zhuǎn)或過(guò)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的電流，這樣大的電流會(huì)燒壞晶閘管元件和電機(jī)，因而要加以限制。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個(gè)物理量基本不變，就應(yīng)該引入哪個(gè)物理量的負(fù)反饋。系統(tǒng)中若引入電流負(fù)反饋，雖然電流不會(huì)過(guò)大，但是單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中如果存在電流負(fù)反饋，將會(huì)使靜特性變軟，影響調(diào)速精度，而這又是我們希望避免的。如果能做到電流負(fù)反饋在正常運(yùn)行時(shí)不起作用，而在過(guò)電流情況下起電流負(fù)反饋?zhàn)饔?。為此，可以通過(guò)一個(gè)電壓比較環(huán)節(jié)，使電流負(fù)反饋環(huán)節(jié)只有在電流超過(guò)某個(gè)允許值時(shí)才起作用，這就是電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)。圖2-4第三章 電路設(shè)計(jì)主電路的設(shè)計(jì)如下圖：由于三相半波可控整流電路在其變壓器的二次電流中含有直流分量，不適合變壓器的長(zhǎng)期運(yùn)行，所以不予采用。本設(shè)計(jì)采用三相橋式全控整流電路。轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)原理如圖3-1所示，圖中將反映轉(zhuǎn)速變化的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，經(jīng)速度變換后接到電流調(diào)節(jié)器的輸入端，與給定的電壓相比較經(jīng)放大后，得到移相控制電壓Uct，用作控制整流橋的觸發(fā)電路，觸發(fā)脈沖經(jīng)功放后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變?nèi)笕卣麟娐返妮敵鲭妷海@就構(gòu)成了速度反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著給定電壓變化，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速由電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅所決定，電流調(diào)節(jié)器為比例積分調(diào)節(jié)器，這是擋給定電壓恒定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)隊(duì)速度變化起到了抑制作用，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載或電源電壓波動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。圖3-1原理：

該系統(tǒng)由給定信號(hào)、速度調(diào)節(jié)器、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器，直流電動(dòng)機(jī)速度反饋等部分組成。在仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中采用了面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖方法構(gòu)建的單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。

1．轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一種基本的反饋控制系統(tǒng)，它具有下述三個(gè)基本特征，也就是反饋控制的基本規(guī)律。只用比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的。反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動(dòng)，服從給定。系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測(cè)的精度。圖3-2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖圖3-3反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖2.三相全控橋式整流電路 1)系統(tǒng)原理如圖3-4（下圖為晶閘管直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主電路為三相全控橋式整流電路）

圖3-4晶閘管直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖2)工作原理可控整流是把交流電變成大小可調(diào)的直流電，把晶閘管和整流二極管都堪稱理想元件，即導(dǎo)通時(shí)的正向電壓江和關(guān)斷時(shí)的漏電流均忽略不計(jì)，并且導(dǎo)通榆關(guān)斷都是瞬時(shí)完成的。共陰極組的自然換向點(diǎn)在wt1、wt3、wt5時(shí)刻，分別觸發(fā)晶閘管VT1,VT3,VT5共陰極組的自然換向點(diǎn)在wt2,wt4,wt6時(shí)刻分別VT2,VT4,VT6觸發(fā)晶閘管。兩族的自然換向點(diǎn)對(duì)應(yīng)相差60°，電路對(duì)應(yīng)在本組內(nèi)換流，即vt1-vt3-vt5-vt1,vt2—vt4–vt6–vt2…,每個(gè)管子輪流導(dǎo)通120°，對(duì)共陰極而言，其輸出電壓波形是三項(xiàng)相電壓波形的正半周的包絡(luò)線；對(duì)共陽(yáng)極組而言其輸出電壓波形是三項(xiàng)相電壓波形的負(fù)半周的包絡(luò)線。三相橋式全控整流的輸出電壓為兩組輸出電壓之和，是相電壓波形正負(fù)包絡(luò)線下的面積，當(dāng)a≤60°時(shí)，Ud的波形均為正值。所以本設(shè)計(jì)中a≤60°。三相橋式全控整流電路在任何時(shí)刻必須保證有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通才能構(gòu)成電流回路．晶閘管換流只在本組內(nèi)進(jìn)行，每隔120度環(huán)流一次。三相橋式全控整流電路的負(fù)載電壓ud波形是六個(gè)不同的線電壓的組合，當(dāng)a=0度時(shí)，為三相線電壓的正向包絡(luò)線，每周期脈動(dòng)六次，基波頻率為30HZ，其脈動(dòng)系數(shù)SU=0.05，基本是一個(gè)平穩(wěn)的直流。帶大電感負(fù)載時(shí)，其平均值為Ud=2.34U2ΦCOSa=1．35U2lCOSa

(0°≤a≤90°)

三相全控橋式整流電路控制角a的起算點(diǎn)為相鄰相電壓的交點(diǎn)。由于線電壓超前相電壓30°。所以波形上a距波形原點(diǎn)的距離為a+30°。

⒉平波電抗器再V-M系統(tǒng)中，脈動(dòng)的電流會(huì)增加電機(jī)的發(fā)熱，同時(shí)也增加脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)機(jī)械產(chǎn)生不利。為了避免或減輕這種影響，需采用抑制電流脈動(dòng)的措施，主要是：⑴增加整流電路相數(shù)，或采用多重化技術(shù)。

⑵設(shè)置平波電抗器本次試驗(yàn)中采用設(shè)置平波電抗器的方式。平波電抗器的電感一般按低速輕載時(shí)保證電流連續(xù)的條件來(lái)選擇。通常首先給定最小電流Idmin，再利用他計(jì)算所的總電感，減去電樞電感，即的平波電抗應(yīng)有的電感值。對(duì)于三相橋式整流電路，L=0．693U2/Idmin

Idmin一般為電動(dòng)額定電流的5%到10%

(此公式出自《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》)經(jīng)計(jì)算可的平波電抗器的電感值為5e-3(5×0.001)

3.直流電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速稍低，Ea﹤U,電流方向由電網(wǎng)順電壓U方向流向電機(jī)。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的等效電路圖

圖3-5⑵．額定勵(lì)磁下直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖3-6在零初始條件下，去等式兩側(cè)的拉氏變換，得電壓與電流間的傳遞函數(shù)，⒋同步脈沖觸發(fā)器為了保證整流裝置能啟動(dòng)，或在電流斷續(xù)后再導(dǎo)通，必須對(duì)兩組中應(yīng)導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)加觸發(fā)脈沖，本次是設(shè)計(jì)中采用加寬脈沖的方式，使每個(gè)脈沖的寬度大于60°，取脈沖的寬度為90°。脈沖的移項(xiàng)范圍在大電感負(fù)載時(shí)為0°～90°由公式Ud=1.35U2lCOSa得，a=45°（此公式出自《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》）⒌控制與檢測(cè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)直流閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)還有比例放大器和測(cè)速反饋環(huán)節(jié)，他們的相應(yīng)都可以認(rèn)為是瞬時(shí)的，為此他們的傳遞函數(shù)就是他們的放大系數(shù)，即放大器測(cè)速反饋⒍電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過(guò)大的問(wèn)題，系統(tǒng)中必須有自動(dòng)限制電樞電流的環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個(gè)物理量基本不變，就應(yīng)該引入那個(gè)物理量的負(fù)反饋。那么，引入電流負(fù)反饋，應(yīng)該能夠保持電流基本不變，使它不超過(guò)允許值?？紤]到，限流作用只需在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)起作用，正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)讓電流自由地隨著負(fù)載增減。如果采用某種方法，當(dāng)電流大到一定程度時(shí)才接入電流負(fù)反饋以限制電流，而電流正常時(shí)僅有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用控制轉(zhuǎn)速。這種方法叫做電流截止負(fù)反饋，簡(jiǎn)稱截流反饋。

電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)

如圖3-7：圖3-7電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)圖3-8帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由圖3-8可寫出該系統(tǒng)兩段靜特性的方程式如下：

當(dāng)Id≤Idcr時(shí)，電流負(fù)反饋被截止，靜特性和只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性式相同，即：帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性如下：圖3-8帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性由曲線可以看出電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻

Kp

Ks

Rs

，因而穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂。比較電壓Ucom

與給定電壓Un*

的作用一致，好象把理想空載轉(zhuǎn)速提高到即把理想空載轉(zhuǎn)速提高到D。

電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)計(jì)：

1、Idbl應(yīng)小于電機(jī)允許的最大電流，一般取Idbl

=（1.5~2）IN

2、從調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能上看，希望穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍足夠大，截止電流應(yīng)大于電機(jī)的額定電流，一般取Idcr

≥（1.1~1.2）IN

7、控制電路工作原理：工作時(shí)測(cè)速發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)安裝在同一電機(jī)導(dǎo)軌上，并且它們同軸運(yùn)行。測(cè)速發(fā)電機(jī)分為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)。我們此處用的測(cè)速發(fā)電機(jī)為直流發(fā)電機(jī)，測(cè)速發(fā)電機(jī)定子上裝有磁極，轉(zhuǎn)子上有電樞繞組，與普通的電機(jī)一樣，它的換向也由裝在轉(zhuǎn)子上的換向片與裝在定子上的電刷來(lái)完成。首先我們給勵(lì)磁繞組加一電壓Uf

,勵(lì)磁電流為If。E,

U,

I分別為測(cè)速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)，電壓及電流，Rfz

為負(fù)載電阻。如果磁場(chǎng)不變，則有即為，從中我們可以看出，只要不變則輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。所以我們將負(fù)載電阻取一總電阻不變的滑動(dòng)變阻器，通過(guò)滑動(dòng)變阻器取其部分電壓作為反饋電壓Un

。又因測(cè)速發(fā)電機(jī)與電機(jī)同軸，也即測(cè)速發(fā)電機(jī)與電機(jī)同速，測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。而Un又與測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓U成正比，即Un與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，從而實(shí)現(xiàn)了速度反饋成對(duì)應(yīng)的反饋電壓，與給定電壓相疊加，從而影響主回路的輸入電壓進(jìn)而影響電機(jī)兩端的電壓，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的反饋控制。圖3-7圖3-8結(jié)構(gòu)圖第四章 圖表由數(shù)據(jù)，可畫出轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性：圖3-1轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 第五章 結(jié)論串聯(lián)電阻調(diào)速即在電樞回路中串入一個(gè)電阻，其阻值的大小根據(jù)實(shí)際需要而定，使電動(dòng)機(jī)特性變軟，特點(diǎn)：在保持電源電壓和氣隙磁通為額定值，在電樞回路中串入不同阻值的電阻時(shí)，可以得到不同的人為機(jī)械特性曲線，由于機(jī)械特性的軟硬度，即曲線斜率的不同，在同一負(fù)載下改變不同的電樞電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)速的目的，屬于基速以下的調(diào)速方法。這種方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，而其成本較低，單外串電阻只能是分段調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而其電阻在一定程度上要消耗能量，功率損耗大，低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較差，只能適應(yīng)對(duì)調(diào)速要求不高的中小功率型電動(dòng)機(jī)。第六章參考文獻(xiàn):陳伯時(shí)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》【M】，機(jī)械工業(yè)出版社王兆安、黃俊《電力電子技術(shù)》【M】，機(jī)械工業(yè)出版社羅 飛《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》【M】，化學(xué)工業(yè)出版社方曉鐘《電力電子技術(shù)與電氣傳動(dòng)》【M】，機(jī)械工業(yè)出版社楊興瑤《電氣傳動(dòng)及應(yīng)用》【M】，化學(xué)工業(yè)出版社易繼鍇《電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制原理與設(shè)計(jì)》【M】，北京工業(yè)大學(xué)出版社致謝：感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)和耐心講解，同學(xué)們對(duì)我的幫助。感謝學(xué)校給我們這么好的機(jī)會(huì)，讓我們親自動(dòng)手實(shí)踐，理論與實(shí)踐相結(jié)合讓我們對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生更大的興趣?；贑8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開(kāi)發(fā)基于M