運動控制課程設(shè)計直流雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

1、武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程系 題 目: 直流雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 初始條件：1.直流電動機額定參數(shù)：un220v，in136a，nn1500r/min ra0.5，電樞電感l(wèi)d =7mh勵磁：勵磁電壓ul=220v ，勵磁電流il=2.0a2.電機過載倍數(shù)1.5，ks40，tl0.05 s，tm0.3 s，3.測速發(fā)電機參數(shù)：23w，110v，0.21a，1900 r/min，永磁式4.主電路采用三相全控橋，進線交流電源：三相380v要求完成的主要任務(wù): 1.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr及電流調(diào)節(jié)器acr的設(shè)計2.轉(zhuǎn)速

2、反饋和電流反饋電路設(shè)計3.集成觸發(fā)電路設(shè)計4. 主電路及其保護電路設(shè)計課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴格按統(tǒng)一格式打印，資料齊全，堅決杜絕抄襲、雷同現(xiàn)象。滿足如下要求：1轉(zhuǎn)速和電流穩(wěn)態(tài)無差，電流超調(diào)量小于10，轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于5。2. 對系統(tǒng)設(shè)計方案的先進性、實用性和可行性進行論證，說明系統(tǒng)工作原理。3. 畫出單元電路圖，說明工作原理，給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程。4. 畫出整體電路原理圖，圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準。時間安排：2010.6.282010.6.30 收集課程設(shè)計相關(guān)資料2010.7.12010.7.6 系統(tǒng)設(shè)計2010.7.72010.7.9 系統(tǒng)調(diào)試2010.7.102010.7.11

3、撰寫課程設(shè)計及答辯指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 摘要對電機進行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速控制，直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的調(diào)速系裝置。該系統(tǒng)包括電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)兩部分，前者通過電流反饋作用穩(wěn)定電流，后者通過轉(zhuǎn)速反饋作用保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差。該系統(tǒng)具有控制穩(wěn)定，抗干擾能力強的優(yōu)點。采用調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式，對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，可得到較硬的機械特性。本設(shè)計采用三相全橋式整流器，使輸出直流電流的諧波小，脈動電流小，電流連續(xù)性好，既確保了系統(tǒng)穩(wěn)定性又減小了電機的損耗。本文根據(jù)電機參數(shù)和任務(wù)要求，確定變壓器、整流電路等相關(guān)參數(shù)，并給出雙閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)。關(guān)鍵詞：

4、直流雙閉環(huán)；電流調(diào)節(jié)器acr；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr；三相橋式整流目 錄前言51 方案論證62 工作原理7 2.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成與原理7 2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性8 2.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)兩個調(diào)節(jié)器的作用93 參數(shù)設(shè)定10 3.1 靜態(tài)性能指標10 3.2 變壓器參數(shù)設(shè)定10 3.3 平波電抗器參數(shù)設(shè)定10 3.4 晶閘管參數(shù)設(shè)定104 硬件設(shè)計124.1 電流調(diào)節(jié)器acr及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr的設(shè)計12 4.1.1 電流調(diào)節(jié)器12 4.1.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器134.2 電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋電路設(shè)計15 4.2.1 電流反饋電路15 4.2.2 轉(zhuǎn)速反饋電路16 4.3

5、 集成觸發(fā)電路設(shè)計174.4 主電路及其保護電路設(shè)計17 4.4.1 主電路設(shè)計17 4.4.2 過壓保護電路設(shè)計18 4.4.3 過流保護電路設(shè)計215 心得體會22參考文獻附錄 前言對于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)，例如龍門刨床、可逆軋鋼機等，盡量縮短起、制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此，在電機最大允許電流和轉(zhuǎn)矩受限制的條件下，需要充分利用電機的允許過載能力，最好在過渡過程中始終保持最大允許電流，使電機以最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速之后，又讓電流立即降低下來，使轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩平衡，電機在穩(wěn)態(tài)運行。這就需要在起動過程中，獲得一個使電流保持為最大電流的恒流過程，于是采用電流的負反饋來

6、保持電路恒定，同時為保證轉(zhuǎn)速無靜差，需要有轉(zhuǎn)速負反饋。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流兩種負反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(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。電流環(huán)在里面，為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，為外環(huán)。目前，v-m 調(diào)速系統(tǒng)多為帶電流內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，同時帶有電流轉(zhuǎn)速反饋濾波環(huán)節(jié)，以抑制反饋信號中的交流分量，在轉(zhuǎn)速、電流給定信號的通道上加入兩個給定濾波器，其時間常數(shù)與相應(yīng)的反饋濾波環(huán)節(jié)的時間常數(shù)相等，以平衡反饋濾波環(huán)節(jié)給轉(zhuǎn)速、電流反饋信號帶來的延遲。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能和能量利用率，直流電動機則具有良好的起、制動性能，宜于在大范

7、圍內(nèi)平滑調(diào)速。直流雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1 方案論證對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。帶轉(zhuǎn)速負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)，由于它能夠隨著負載的變化而相應(yīng)的改變電樞電壓，以補償電樞回路電阻壓降的變化，所以相對開環(huán)系統(tǒng)它能夠有效的減少穩(wěn)態(tài)速降。當反饋控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)使用帶比例放大器時，它依靠被調(diào)量的偏差進行控制的，因此是有靜差率的調(diào)速系統(tǒng)，而比例積分控制器可使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速，實現(xiàn)無靜差調(diào)速。對電機啟動的沖擊電流以及電機堵轉(zhuǎn)時的堵轉(zhuǎn)電流，可以用附帶電流截止負反饋作限流保護。采用三相全橋式整流器，可使輸出直流電流的諧波小，脈動電流小，電流連續(xù)性好。在v-

8、m系統(tǒng)中，脈動電流會增加電機的發(fā)熱，同時也產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機械不利，為避免或減輕這種影響，須設(shè)置平波電抗器。由于轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇與參數(shù)設(shè)計需從動態(tài)校正的需要來確定，如果采用單閉環(huán)中伯德圖設(shè)計串聯(lián)校正裝置的方法設(shè)計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，則每次都要先求出該閉環(huán)的原始系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性，從而選定結(jié)構(gòu)并計算參數(shù)，顯然這種方法的計算比較繁瑣。因此，本設(shè)計采用工程設(shè)計的方法，即先確定調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定和滿足任務(wù)所需精度，再選擇調(diào)節(jié)器參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標。按照先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的傳統(tǒng)設(shè)計原則，首先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器acr，再把電流環(huán)視作轉(zhuǎn)速環(huán)的一部分，設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr。2 工作原理2.1 雙

9、閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成與原理許多生產(chǎn)機械，由于加工和運行的要求，使電動機經(jīng)常處于起動、制動、反轉(zhuǎn)的過渡過程中，因此起動和制動過程的時間在很大程度上決定了生產(chǎn)機械的生產(chǎn)效率。為縮短這一部分時間，僅采用pi調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其性能還不很令人滿意。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是由電流和轉(zhuǎn)速兩個調(diào)節(jié)器進行綜合調(diào)節(jié)，可獲得良好的靜、動態(tài)性能（兩個調(diào)節(jié)器均采用pi調(diào)節(jié)器），由于調(diào)整系統(tǒng)的主要參量為轉(zhuǎn)速，故將轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，這樣可以抑制電網(wǎng)電壓擾動對轉(zhuǎn)速的影響。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖組成如下： 圖2-1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)tgnasracru*n+-unui

10、u*i+-uctavm+-udidupel-mtg+圖中、轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓，、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，ta電流互感器，upe電力電子變換器啟動時，加入給定電壓，“速度調(diào)節(jié)器”和“電流調(diào)節(jié)器”即以飽和限幅值輸出，使電動機以限定的最大啟動電流加速啟動，直到電機轉(zhuǎn)速達到給定轉(zhuǎn)速(即)，并在出現(xiàn)超調(diào)后，“速度調(diào)節(jié)器”和“電流調(diào)節(jié)器”退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉(zhuǎn)速值下運行。系統(tǒng)工作時，要先給電動機加勵磁，改變給定電壓的大小即可方便地改變電動機的轉(zhuǎn)速?！半娏髡{(diào)節(jié)器”、“速度調(diào)節(jié)器”均設(shè)有限幅環(huán)節(jié)，“速度調(diào)節(jié)器”的輸出作為“電流調(diào)節(jié)器”的

11、給定，利用“速度調(diào)節(jié)器”的輸出限幅可達到限制啟動電流的目的?！半娏髡{(diào)節(jié)器”的輸出作為“觸發(fā)電路”的控制電壓，利用“電流調(diào)節(jié)器”的輸出限幅可達到限制的目的。2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖下： ks a 1/ceu*nuctidenud0un+-asr+u*i-idr r b acr-uiupe圖2-2 雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖pi調(diào)節(jié)器一般存在兩種狀況：飽和輸出達到限幅值；不飽和輸出未達到限幅值。當調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，相當與使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當調(diào)節(jié)器不飽和時，pi的作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是為零。實際上，在正常運行時

12、，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。因此，對靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。1） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和這時，連個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓都是零，有。同時，由于asr不飽和，因此。2） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和這時asr輸出達到限幅值，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負反饋起主要調(diào)節(jié)作用。當負載電流達到時，對應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和輸出，這時，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為無電流靜差，得到過電流的自動保護。2.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)兩個調(diào)節(jié)器的

13、作用2.3.1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，當偏差電壓為零時，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差；對負載變化起抗擾作用；其輸出限幅值決定允許的最大電流。2.3.2 電流調(diào)節(jié)器的作用 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化；對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾作用；起動時保證獲得允許的最大電流，使系統(tǒng)獲得最大加速度起動；當電機過載甚至于堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，從而起大快速的安全保護作用，當故障消失時，系統(tǒng)能夠自動恢復(fù)正常。3 參數(shù)計算3.1 靜態(tài)性能指標 電動機的電動勢系數(shù)： 當acr和asr都不飽和時，有， ， 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)： 電流反饋系數(shù)： 3.2 變壓器參數(shù)設(shè)定 副邊輸出有效電壓： 副邊輸出有效電

14、流： ，考慮到電機過載系數(shù)， 輸 出電流實際可達變壓器容量： ，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)留有一定裕量的原則，選擇額定容量為，副邊輸出額定電流為的變壓器3.3 平波電抗器參數(shù)設(shè)定 三相橋式整流電路總電感： 電樞電感： ，其中電動機磁對數(shù)，計算系數(shù) 由于變壓器的漏電感很小，可忽略不計，因此平波電抗器電感值取為，取其電感值為3.4 晶閘管參數(shù)設(shè)定通常取晶閘管斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓中較小的標值為該器件的額定電壓。選用時需留有一定裕量，一般取額定電壓為正常工作電壓時晶閘管所承受峰值電壓的2-3倍。本設(shè)計中，固晶閘管額定電壓，取其額定電壓值為。晶閘管的額定

15、電流主要由其通態(tài)平均電流決定，規(guī)定晶閘管在環(huán)境為和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時允許流過最大工頻正弦半波電流的平均值。因此，在使用同時同樣應(yīng)按照實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選取晶閘管的額定電流，并留有一定裕量。一般取其通態(tài)平均電流的1.5-2倍。即，其中由整流電路形式而定，為波形系數(shù)，為共陰極或共陽極電路的支路數(shù)。當時，三相全控橋式電路的。固晶閘管額定電流 ，取。 4 硬件設(shè)計4.1 電流調(diào)節(jié)器acr及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr的設(shè)計4.1.1 電流調(diào)節(jié)器acr電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下： acr + - 圖4-1 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖1) 確定時間常數(shù)電磁時間常

16、數(shù)： 三相橋式晶閘管整流電路的滯后時間： 電流反饋濾波時間常數(shù)： 電流環(huán)小時間常數(shù)： 2) 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求，電流超調(diào)量，并使之無靜差，可按典型型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)另檢查電源電壓的抗擾動性能，參照典型型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標，選用pi調(diào)節(jié)器，各項參數(shù)都是符合要求的。3) 計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)： 電流環(huán)開環(huán)增益： ，電流調(diào)節(jié)器比例系數(shù)： 4) 校驗近似條件電流環(huán)截止頻率頻率： 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件： ，滿足忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件： ，滿足電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件： ，滿足5) 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容取運算放大器，則，取，取

17、，取4.1.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr轉(zhuǎn)速環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下： 電流環(huán) asr + - - + 圖4-2 轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖1）確定時間常數(shù)電流環(huán)等效時間常數(shù)： 轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)： 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)之和： 2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)為實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負載擾動作用點前需有一個積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器中。因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)共有兩個積分環(huán)節(jié)，可按典型型系統(tǒng)設(shè)計，其傳遞函數(shù) 3） 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)： 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益： 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器比例系數(shù)： 4）校驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率頻率： 電流環(huán)傳遞函數(shù)的近似條件： ，滿足轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件： ，滿足5） 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 取調(diào)節(jié)器

18、輸入電阻，則，取 ，取 ，取6） 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量飽和時，當時，不滿足設(shè)計要求，固應(yīng)按asr退飽和的情況計算超調(diào)量。退飽和時，當時，能滿足設(shè)計要求。4.2 電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋電路設(shè)計4.2.1 電流反饋電路由于電流檢測中常含有交流分量，為使其不影響調(diào)節(jié)器的輸入，需加低通濾波。此濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)表示，由初始條件知濾波時間常數(shù)，以濾平電流檢測信號為準。為了平衡反饋信號的延時，在給定通道上加入同樣的濾波環(huán)節(jié)，使二者在時間上配合恰當。 圖4-3 電流反饋電路電流給定電壓，為電流負反饋電壓，電力電子變換器的控制電壓4.2.2 轉(zhuǎn)速反饋電路由測速發(fā)電機得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋波，因此也需

19、要濾波。由初始條件知濾波時間常數(shù)，根據(jù)和電流環(huán)同樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入相同時間常數(shù)的給定濾波環(huán)節(jié)。 圖4-4 轉(zhuǎn)速反饋電路 轉(zhuǎn)速給定電壓，轉(zhuǎn)速負反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓 4.3 集成觸發(fā)電路設(shè)計由于集成觸發(fā)電路不僅成本低、體積小，而且還具有調(diào)式容易、使用方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，故本設(shè)計采用集成觸發(fā)器kj401作為三相整流電路的觸發(fā)器。kj401由12個二極管構(gòu)成6個或門，可將6路單脈沖輸入轉(zhuǎn)換為6路雙脈沖輸出，還具有開關(guān)封鎖等功能。kj401實用電路如圖五所示，移相觸發(fā)器輸出脈沖加到該器件的1-6端，器件內(nèi)的或門形成補脈沖，該脈沖經(jīng)放大后分6路輸出。當控制端7接邏輯

20、“0”電平時，器件內(nèi)的電子開關(guān)斷開，各路輸出觸發(fā)脈沖。值得注意的是觸發(fā)器的同步信號的問題。在調(diào)速系統(tǒng)中使用的三相橋式整流器， 整定電壓的觸發(fā)角，當時，電路工作在整流狀態(tài)。而觸發(fā)器的同步信號由鋸齒波的觸發(fā)電路產(chǎn)生，這里就涉及到觸發(fā)電路的定相問題觸發(fā)電路應(yīng)保證每個晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系；而觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號與晶閘管陽極電壓的關(guān)系。根據(jù)鋸齒波觸發(fā)器的工作原理，將確定為鋸齒波的中心，鋸齒波向前后各有的移相范圍，于是與同步電壓的對應(yīng)，與同步電壓的對應(yīng)。又對應(yīng)晶閘管vt1陽極電壓的的位置，則同步信號的位置應(yīng)該對應(yīng)的位置，同步信號應(yīng)該滯后于。 圖4-5

21、觸發(fā)電路4.4 主電路及其保護電路設(shè)計4.4.1 主電路設(shè)計雖然三相半波可控整流電路使用的晶閘管個數(shù)只是三相全控橋整流電路的一半，但它的性能不及三相全控橋整流電路。三相全控橋整流電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，其輸出電壓波動小，適合直流電動機的負載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣。把該電路應(yīng)用于本設(shè)計，能實現(xiàn)電動機連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動機不可逆運行等技術(shù)要求。三相全控橋整流電路實際上是組成三相半波晶閘管整流電路中的共陰極組和共陽極組串聯(lián)電路，如圖六所示。三相全控橋整流電路可實現(xiàn)對共陰極組和共陽極組同時進行控制，控制角都是。在一個周期內(nèi)6個晶閘管都要被觸發(fā)一次，觸發(fā)順序依次為：，6個觸發(fā)

22、脈沖相位依次相差。為了構(gòu)成一個完整的電流回路，要求有兩個晶閘管同時導(dǎo)通，其中一個在共陽極組，另外一個在共陰極組。為此，晶閘管必須嚴格按編號輪流導(dǎo)通。晶閘管與 按a相，晶閘管與 按b相，晶閘管與 按c相，晶閘管接成共陽極組，晶閘管 接成共陰極組。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輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接在電路共陽極組中電位最低而同時輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，同時導(dǎo)通時，才構(gòu)成完整的整流電路。由于電網(wǎng)電壓與工作電壓（u2）常常不一致，故在主電路前端需配置一個整流變壓器，以得到與負載匹配的電壓，同時把晶閘管裝置和電網(wǎng)隔離，可起到降低或減少晶閘管變流裝置對電網(wǎng)和其他用電設(shè)備的干擾?？?/p>

23、慮到控制角增大，會使負載電流斷續(xù)，并且負載為直流電動機時，由于電流斷續(xù)和直流的脈動，會使晶閘管導(dǎo)通角減少，整流器等效內(nèi)阻增大，電動機的機械特性變軟，換向條件惡化，并且增加電動機的損耗，故在直流側(cè)串接一個平波電抗器，以限制電流的波動分量，維持電流連續(xù)。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，電路中加入了過電壓、過電流保護裝置。4.4.2 過壓保護電路設(shè)計1）交流側(cè)的過壓保護 圖4-6 交流側(cè)過壓保護電路圖采用rc過電壓抑制電路如圖所示，在變壓器次級并聯(lián)rc電路，以吸收變壓器鐵心的磁場釋放的能量，并把它轉(zhuǎn)換為電容器的電場能而存儲起來，串聯(lián)電阻是為了在能量轉(zhuǎn)換過程中消耗一部分能量并抑

24、制lc回路所產(chǎn)生的震蕩。本設(shè)計采用三相全控橋整流電路，變壓器的繞組為y聯(lián)結(jié)，阻容保護裝置采用三角形接法。電容器： （=5，），取5.5，取1200v選擇c=5.5f，耐壓1200v的金屬化紙介電容電阻值： （uk%=5，），取r=15rc支路電流： 電阻r的功率： 變壓器每相平均容量，u2變壓器次級相電壓有效值，勵磁電流百分比，uk%變壓器的短路電壓百分比，、當r正常工作時電流電壓的有效值2） 直流側(cè)的過壓保護 圖4-7 直流側(cè)過壓保護電路圖整流器直流側(cè)開斷時，如直流側(cè)快速開關(guān)斷開或橋臂快熔熔斷等情況，也會在a、b之間產(chǎn)生 過電壓，如圖二所示本設(shè)計用非線性元氣件抑制過電壓，在a、b之間接入的是

25、壓敏電阻，這是由氧化鋅、氧化鉍等燒結(jié)制成的非線性電阻元件，它具有正反向相同的很陡的伏安特性，擊穿前漏電流為微安數(shù)量級，損耗很小，過電壓時(擊穿后)則能通過達數(shù)千安的浪涌電流， 所以抑制電流能力很強。壓敏電阻的額定電壓： ，ud0-晶閘管控制角時直流輸出電壓 對于本設(shè)計，壓敏電阻通流容量可選擇3-5ka3） 晶閘管換向過壓保護圖4-8 晶閘管換向過壓保護電路圖 如上圖，在晶閘管元件兩端并聯(lián)rc電路，起到晶閘管換相過電壓的保護。串聯(lián)電阻r可阻尼ltc回路的震蕩，并限制晶閘管開通瞬間的損耗，減小電流上升率di/dt。r、c值可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取，對于本設(shè)計晶閘管額定電流為220a，故c可取0.3，r可取

26、20。 4.4.3 過流保護電路設(shè)計 圖4-9 過流保護電路圖在電路中串接的器件是快速熔斷器，這是一種最簡單有效而應(yīng)用最普遍的過電流保護元件，其斷流時間一般小于10ms，按圖四接法熔斷器與每一個晶閘管元件相串聯(lián)，可靠的保護每一個晶閘管元件。額定電壓urn： 不小于線路正常工作電壓的方均根值額定電流： ，其中電流裕度系數(shù)，取=1.1-1.5；環(huán)境溫度系數(shù)，取=1-1.2；實際流過熔斷器的電流有效值取， ， 取=140a 5 心得體會課程設(shè)計是實踐課的一種，在很大程度上實現(xiàn)了動手與動腦，理論與實際的相互結(jié)合，既是對工業(yè)環(huán)境的一個簡單縮影，又是對理論知識的一種檢驗，很好地實現(xiàn)了從書本到實際操作的一個

27、過渡。這次課程設(shè)計歷時兩周，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。經(jīng)過這次課程設(shè)計我感受頗多。在設(shè)計開始之前，我先查閱了一些相關(guān)資料，以此來開拓自己的思路，然后根據(jù)任務(wù)要求明確了設(shè)計方向，擬定了設(shè)計方案。在設(shè)計過程中也曾遇到一些問題，一般來說，值越小，也越小，和都短，因而抗擾性能越好；但是，當時，由于振蕩次數(shù)的增加，再小，恢復(fù)時間反而拖長了。因此，是較好的選擇，然而時并不能達到設(shè)計要求，經(jīng)計算實踐，時可滿足要求，代價是其快速性有所降低。綜合各方面因素，最終確定。通過本次課程設(shè)計，我對直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有了更

28、深的認識，加深了理解，初步掌握了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計方法，并對于、轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的選擇有了一定的經(jīng)驗。最后，我深感要注重理論聯(lián)系實際。以前一直覺得理論知識離我們很遠，經(jīng)過課程設(shè)計，才發(fā)現(xiàn)理論知識與生活的聯(lián)系。這大大激發(fā)了我學(xué)習(xí)書本知識的興趣。再者我們學(xué)習(xí)的是工科，不單純只是理論方面的的工作，還應(yīng)該考慮到實際情況。理論計算的結(jié)果可能與實際稍有差別，要以實際情況為準。參 考 文 獻1 阮毅，陳維鈞. 運動控制系統(tǒng). 清華大學(xué)出版社，20022陳伯時. 電力拖動自動控制系統(tǒng)（第2版）. 機械工業(yè)出版，19913陳伯時，陳敏遜. 交流調(diào)速系統(tǒng). 機械工業(yè)出版社，19974胡崇岳. 現(xiàn)代交流調(diào)

29、速技術(shù). 機械工業(yè)出版社，20015 李友善. 自動控制原理，北京：國防工業(yè)出版社，1981.6 周淵深. 交直流調(diào)速系統(tǒng)與matlab仿真.北京：中國電力出版社，2004.7 陳國呈編著. pwm變頻調(diào)速及軟件開關(guān)電力交換技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2001.8 陳伯時. 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計（講座）.冶金自動化.1983（1）.9 賴壽宏. 微型計算機控制技術(shù)，北京：機械工業(yè)出版社，1999.附錄典型i型系統(tǒng)跟隨性能指標和頻域指標與參數(shù)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系kt0.250.39 0.50.69 1.0阻尼比z超調(diào)量s上升時間 tr峰值時間 tp 相角穩(wěn)定裕度g 截止頻率wc 1.0 0 % 76.30.243/t 0.8 1.5% 6.6t8.3t69.90.367/t 0.707 4.3 % 4.7t6.2t 65.50.455/t 0.6 9.5 % 3.3t4.7t59.2 0.596/t 0.5 16.3 % 2.4t3.2t 51.8 0.786/t典型ii型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標 h 3 4 56 7 8 9 10 s tr / tts / t k 5