運動控制課程設(shè)計鄭兵自動化1081

1、武漢理工大學華夏學院武漢理工大學華夏學院課程設(shè)計報告書課程設(shè)計報告書題題 目目直流雙閉環(huán)有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計直流雙閉環(huán)有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計院院 系系 信信 息息 工工 程程 系系專專 業(yè)業(yè)自自 動動 化化班班 級級1081 班班姓姓 名名鄭鄭 兵兵學學 號號10212408108指導教師指導教師李李 向向 明明2011 年6月14日課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名：學生姓名： 鄭鄭 兵兵 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 自動化自動化 10811081 指導教師：指導教師： 李李 向向 明明 工作單位：工作單位： 信息工程系信息工程系 題題 目目: : 直流雙閉環(huán)有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 初始條件：

2、初始條件：1.直流電動機額定參數(shù)為： un220v，in136a，ce0.132 v.min/r，ra0.52.電機過載倍數(shù) 1.5，ks40，tl0.03 s，tm0.18 s，調(diào)節(jié) 0.07 v.min/r,=0.05 v/a 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，反并聯(lián)連接，進線交流電源：三相 380v要求完成的主要任務(wù)要求完成的主要任務(wù): : （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，說明書撰寫等具體要求）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

3、路設(shè)計課程設(shè)計說明書應嚴格按統(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采用 配合控制，能夠?qū)崿F(xiàn)可逆運行，轉(zhuǎn)速和電流穩(wěn)態(tài)無差，電流超調(diào)量小于 5，轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于 10。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：時間安排：2011.6.132011.6.15 收集課程設(shè)計相關(guān)資料2011.6.162011.6.23 系統(tǒng)設(shè)計2011.6.242011.6.26 撰寫課程設(shè)計及答辯指導教師簽名：指導教師簽名： 年年

4、月月 日日系主任（或責任教師）簽名：系主任（或責任教師）簽名： 年年 月月 日日摘要直流調(diào)速1是指人為地或自動地改變直流電動機的轉(zhuǎn)速,以滿足工作機械的要求。從機械特性上看,就是通過改變電動機的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動機的機械特性,從而改變電動機機械特性和工作特性機械特性的交點,使電動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。直流調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速范圍廣、精度高、動態(tài)性能好和易于控制等優(yōu)點，所以在電氣傳動中獲得了廣泛應用。本文從直流電動機的工作原理入手，建立了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型，并詳細分析了系統(tǒng)的原理及其靜態(tài)和動態(tài)性能。然后按照自動控制原理，對雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)進行分析和計算，在理論分析和

5、仿真研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一套實驗用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，詳細介紹了系統(tǒng)主電路、反饋電路、觸發(fā)電路及控制電路的具體實現(xiàn)。對系統(tǒng)的性能指標進行了實驗測試，表明所設(shè)計的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，具有較好的靜態(tài)和動態(tài)性能，達到了設(shè)計要求。關(guān)鍵詞 直流電機 直流調(diào)速系統(tǒng) 速度調(diào)節(jié)器 電流調(diào)節(jié)器 雙閉環(huán)系統(tǒng) 仿真目錄第一章第一章 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計.1 11.11.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理.1 11.21.2 電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理論分析電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理論分析.2 21.2.1 雙閉環(huán)調(diào)速的工作過程和原理 .21.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系

6、統(tǒng)的組成及其靜特性 .21.31.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型.5 51.41.4 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法.5 51.51.5 電流環(huán)、速度環(huán)的設(shè)計電流環(huán)、速度環(huán)的設(shè)計.6 6第二章第二章 觸發(fā)電路設(shè)計觸發(fā)電路設(shè)計 .9 92.12.1 tc787tc787 介紹介紹 .9 92.22.2 觸發(fā)電路的設(shè)計觸發(fā)電路的設(shè)計.9 9第三章第三章 晶閘管保護電路設(shè)計晶閘管保護電路設(shè)計 .11113.13.1 晶閘管過電壓保護電路設(shè)計晶閘管過電壓保護電路設(shè)計.11113.23.2 晶閘管過電流保護電路設(shè)計晶閘管過電流保護電路設(shè)計.1313設(shè)計總結(jié)與體會設(shè)

7、計總結(jié)與體會.1414參考文獻參考文獻.1515附錄附錄.1616第一章 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以由晶閘管直流電動機(vm)組成的直流調(diào)速系統(tǒng)是目前應用較普遍的一種電力傳動自動化控制系統(tǒng)。它在理論上實踐上都比較成熟，而且從閉環(huán)控制的角度看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)1，6。從生產(chǎn)機械要求控制的物理量來看，電力拖動自動控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)） 、張力控制系統(tǒng)、多電機同步控制系統(tǒng)等多種類型，各種系統(tǒng)往往都是通過控制轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的，因此，調(diào)速系統(tǒng)是最基本的電力拖動控制系統(tǒng)。直流電動機的轉(zhuǎn)速和其它參量的

8、關(guān)系和用式（21）表示ekirun （21）式中 n電動機轉(zhuǎn)速；u電樞供電電壓； i電樞電流； r電樞回路總電阻，單位為 ek由電機機構(gòu)決定的電勢系數(shù)。在上式中， ek是常數(shù)，電流 i 是由負載決定的，因此，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速可以有三種方法：（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓 u；（2） 減弱勵磁磁通；（3） 改變電樞回路電阻 r。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最好。改變電阻只能實現(xiàn)有級調(diào)速；減弱勵磁磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速的范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（額定轉(zhuǎn)速）以上做小范圍的弱磁升速。因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以改變電壓調(diào)速為主。1.2 電流、轉(zhuǎn)

9、速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理論分析1.2.1 雙閉環(huán)調(diào)速的工作過程和原理雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作過程和原理: 電動機在啟動階段,電動機的實際轉(zhuǎn)速(電壓)低于給定值,速度調(diào)節(jié)器的輸入端存在一個偏差信號,經(jīng)放大后輸出的電壓保持為限幅值,速度調(diào)節(jié)器工作在開環(huán)狀態(tài),速度調(diào)節(jié)器的輸出電壓作為電流給定值送入電流調(diào)節(jié)器, 此時則以最大電流給定值使電流調(diào)節(jié)器輸出移相信號,直流電壓迅速上升,電流也隨即增大直到等于最大給定值, 電動機以最大電流恒流加速啟動。電動機的最大電流(堵轉(zhuǎn)電流)可以通過整定速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值來改變。在電動機轉(zhuǎn)速上升到給定轉(zhuǎn)速后, 速度調(diào)節(jié)器輸入端的偏差信號減小到近于零,速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器退

10、出飽和狀態(tài),閉環(huán)調(diào)節(jié)開始起作用。對負載引起的轉(zhuǎn)速波動,速度調(diào)節(jié)器輸入端產(chǎn)生的偏差信號將隨時通過速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器來修正觸發(fā)器的移相電壓,使整流橋輸出的直流電壓相應變化,從而校正和補償電動機的轉(zhuǎn)速偏差。另外電流調(diào)節(jié)器的小時間常數(shù), 還能夠?qū)σ螂娋W(wǎng)波動引起的電動機電樞電流的變化進行快速調(diào)節(jié),可以在電動機轉(zhuǎn)速還未來得及發(fā)生改變時,迅速使電流恢復到原來值,從而使速度更好地穩(wěn)定于某一轉(zhuǎn)速下運行1，5， ，6，8。1.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性一、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反

11、饋。兩者之間實行嵌套連接，如圖 24 所示。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(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。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，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。圖 24 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)其中：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 *un-轉(zhuǎn)速給定電壓 un-轉(zhuǎn)速反饋電壓 *ui-電流給定電壓 ui-電流反饋電壓二、 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析圖 25 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖分析靜特性的關(guān)鍵是掌握 pi 調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般使存在兩種

12、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，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和，換句話說，飽和的 調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出的聯(lián)系，相當于使該調(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 u 在穩(wěn)態(tài)時總為零。 實際上，在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。因此，對于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況1，5， ，6，8。1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和這時，兩個調(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，因此，*un= un=n=0n *ui= ui=di由第一個關(guān)系式可得：n=*nu=0n從而得到圖 2-5

13、所示靜特性曲線的 ca 段。與此同時，由于 asr 不飽和，*ui*imu可知didmi，這就是說，ca 段特性從理想空載狀態(tài)的 id=0 一直延續(xù)到di=dmi。而dmi，一般都是大于額定電流dni的。這就是靜特性的運行段，它是一條水平的特性。2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和這時，asr 輸出達到限幅值*imu，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)變成了一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時：di=*imu=dmi其中，最大電流dmi取決于電動機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度，由上式可得靜特性的 ab 段，它是一條垂直的特性。這樣是下垂特性只適合于0nn的情況，因為如果

14、0nn,則*nnuu ,asr 將退出飽和狀態(tài). 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于dmi時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差,這時,轉(zhuǎn)速負反饋起主要的調(diào)節(jié)作用,但負載電流達到dmi時,對應于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和輸出*imu,這時,電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用,系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差,得到過電流的自動保護.這就是采用了兩個 pi 調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果。然而，實際上運算放大器的開環(huán)放大系數(shù)并不是無窮大，因此，靜特性的兩段實際上都略有很小的靜差。三、各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算由雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可知，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時，當兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時，各變量之間有以下關(guān)系：*un=un=n=

15、0n*iu=iu=di=dlicu=sdku0=sdekrinc=sdlnekriuc上述關(guān)系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉(zhuǎn)速 n 是由給定電壓*un決定，asr 的輸出量*iu是由負載電流dli決定的，而控制電壓cu的大小則同時取決 于 n 和di，或者說，同時取決于 *un和dli。pi 調(diào)節(jié)器輸出量在動態(tài)過程中決定于輸入量的積分，到達穩(wěn)態(tài)時，輸入為零，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要 pi 調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。鑒于這一特點，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算與單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)完全不同，而是和無靜差系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計算相似，即根據(jù)各調(diào)節(jié)器的給

16、定與反饋值計算有關(guān)的反饋系數(shù)。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：= *nmu/maxn;電流反饋系數(shù)：= *imu/dmi;兩個給定電壓的最大值*nmu、*imu由設(shè)計者給定，受運算放大器允許輸入電壓和穩(wěn)壓電源的限制。1.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學模型的建立涉及到可控硅觸發(fā)器和整流器的相關(guān)內(nèi)容，這里僅作簡單介紹，具體的內(nèi)容將在第三章內(nèi)加以說明。全控式整流在穩(wěn)態(tài)下，觸發(fā)器控制電壓 uct 與整流輸出電壓 ua0 的關(guān)系為：)cos(cos220ctakuauauu其中：a-整流器系數(shù)；2u -整流器輸入交流電壓； -整流器觸發(fā)角；ctu -觸發(fā)器移項控制電壓；k-觸發(fā)器移項控制斜率；整流

17、與觸發(fā)關(guān)系為余弦，工程中近似用線性環(huán)節(jié)代替觸發(fā)與放大環(huán)節(jié)，放大系數(shù)為：k=ctauu/0。繪制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下：圖 27 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖1.4 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法pi 調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)如下圖所式1，2，3：由圖可得：dtuukdtucrurruininpiininex111001pik：pi 調(diào)節(jié)器比例部分的放大系數(shù)：pi 調(diào)節(jié)器積分時間常數(shù)pi 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：skwpi11.5 電流環(huán)、速度環(huán)的設(shè)計本設(shè)計為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式全控整流電路基本數(shù)據(jù)如下：1)晶閘管裝置放大系數(shù)：sk=402)電樞回路總電阻：r=0.53)時間常數(shù)：電

18、磁時間常數(shù)lt=0.03s機電時間常數(shù)mt=0.18s4)調(diào)節(jié)器輸入電阻0r=20k設(shè)計指標：靜態(tài)指標：無靜差；動態(tài)指標：電流超調(diào)量i%5%；空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n%15%。計算反饋關(guān)鍵參數(shù)：0.07 v.min/r,=0.05 v/a一.電流環(huán)的設(shè)計（1）確定時間常數(shù)a)整流裝置滯后時間常數(shù)sts0017. 0；（見附錄表一）電流濾波時間常數(shù)oit=0.002 s（三相橋式電路每個波頭是時間是 3.3ms，為了基本濾平波頭，應有（12）oit=3.33ms，因此取oit=2ms=0.002s）電流環(huán)小時間常數(shù)之和按小時間常數(shù)近似處理stttoisi0037. 0。(st和oit一

19、般都比lt小得多,可以當作小慣性群近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié))（2）選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求：i%5%，且1086. 20042. 0012. 0iltt，可按典型型設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的,所以把電流調(diào)節(jié)器設(shè)計成 pi 型的.檢查對電源電壓的抗擾性能:1024. 30037. 0012. 0ssttil由附錄表二,各項指標可接受.（3）選擇電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)acr 超前時間常數(shù)ilt=0.012s；電流環(huán)開環(huán)時間增益11 .1350037. 05 . 05 . 0sstkii，acr 的比例系數(shù)37. 0026. 03018. 0012. 01 .135siiikrkk。

20、（4）校驗近似條件電流環(huán)截止頻率11 .135skici，a)晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：scit31，現(xiàn)為1 .1351 .1960017. 03131sts，滿足近似條件；b)忽略反電動勢對電流環(huán)影響的條件：,13lmcitt現(xiàn)為cilmstt10012. 012. 0106.79313，滿足近似條件；c)小時間常數(shù)近似處理條件：oiscitt131，現(xiàn)為oistt131=cis169.1610025. 00017. 0131，滿足近似條件。電流環(huán)可以達到的動態(tài)指標為：%5%3 . 4%，也滿足設(shè)計要求。二. 速度環(huán)的設(shè)計（1）確定時間常數(shù) 電流環(huán)等效時間常數(shù)ik1：ik1=sti0074

21、. 00037. 022轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)：ston014. 0轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理：stttonin0214. 0014. 00074. 02。（2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按跟隨和抗擾性能都能較好的原則,在負載擾動點后已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié),為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差,還必須在擾動作用點以前設(shè)置一個積分環(huán)節(jié),因此需要由設(shè)計要求，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)，故按典型型系統(tǒng)選用設(shè)計 pi 調(diào)節(jié)器。典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標見附錄表三。（3）選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)shtnn107. 00214. 05 轉(zhuǎn)速開環(huán)增益：2222203.2620214. 0521521sthhknn asr 的比例系數(shù)：48. 60

22、214. 018. 0015. 05212. 02 . 0026. 0621nmenrthtchk（4）近似校驗 轉(zhuǎn)速截止頻率為：11103.28107. 003.262sskknnncn電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件：cnist105.540037. 05151，滿足條件；轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：cnonisstt1175.32014. 00037. 021312131（5）檢驗轉(zhuǎn)速超調(diào)量當 h=5 時，%6 .37n,不能滿足要求.按 asr 退飽和的情況計算超調(diào)量:%,2 .81%maxbccmin5 .2742 . 018. 0305rcrinedn，滿足設(shè)計要求。第二章 觸發(fā)電路設(shè)計2

23、.1 tc787 介紹一、管腳介紹用獨有的先進 ic 工藝技術(shù)，并參照最新集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計的單片集成電路，它可單電源工作，亦可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調(diào)制電路，以構(gòu)成多種交流調(diào)速和交流裝置，他們是目前國內(nèi)市場上廣泛流行的 tca785 及 kj(或 kc)系列移相觸發(fā)集成電路的換代產(chǎn)品，與 tca785 及 kj(或 kc)系列集成電路相比，具有功耗小、功能強、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點，而且裝調(diào)簡便、使用可靠，只需一個這樣的集成電路，就可完成 3 只 tca785 與 1 只 kj041、1 只 kj042 或 5 只

24、 kj(3 只 kj004，1 只kj041，1 個 kj042)(或 kc)系列器件組合才能具有的三相移相功能，因此，tc787 可廣泛應用于三相半控、三相全控、三相過零等電力電子、機電一體化產(chǎn)品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，為提高整機壽命，縮小體積，降低成本提供了一種新的、更加有效的途徑。其管腳圖如圖 2 所示。圖 2 tc787 管腳圖2.2 觸發(fā)電路的設(shè)計 (1) tc787 適用于主功率器件是晶閘管的三相全控橋或其他拓撲結(jié)構(gòu)電路的系統(tǒng)中作為晶閘管的移相觸發(fā)電路。而 tc788 適用于以功率晶體管(gtr)或絕緣柵雙極晶體管(igbt)為功率單元的三相全橋或其他拓撲結(jié)構(gòu)電路的系統(tǒng)中作為脈寬調(diào)制波產(chǎn)生

25、電路，且任一種芯片均可同時產(chǎn)生六路相序互差的輸出脈沖。60o(2) tc787/tc788 在單、雙電源下均可工作，使其適用電源的范圍較廣泛，它們輸出三相觸發(fā)脈沖的觸發(fā)控制角可在 0180范圍內(nèi)連續(xù)同步改變。它們對零點的識別非常可靠，使它們可方便地用作過零開關(guān)，同時器件內(nèi)部設(shè)計有移相控制電壓與同步鋸齒波電壓交點(交相)的鎖定電路，抗干擾能力極強。電路自身具有輸出禁止端，使用戶可在過電流、過電壓時進行保護，保證系統(tǒng)安全。 (3) tc787/tc788 可方便地通過改變引腳 6 的電平高低，來設(shè)置其輸出為雙脈沖列還是單。二、具體設(shè)計電路圖圖 3 由 tc787 構(gòu)成的三相六脈沖觸發(fā)電路第三章 晶

26、閘管保護電路設(shè)計3.1 晶閘管過電壓保護電路設(shè)計正常工作時，晶閘管承受的最大峰值電壓為，超過此峰值電壓的就算過電壓。在整流裝置mu中，任何偶然出現(xiàn)的過電壓均不應超過元件的不重復峰值電壓，而任何周期性出現(xiàn)的過電壓dsmu則應小于元件的重復峰值電壓。這兩種過電壓都是經(jīng)常發(fā)生和不可避免的。抑制暫態(tài)過電壓rsmu的方法一般有三種：用電阻消耗過電壓的能量；用非線性元件限制過電壓的幅值；用儲能元件吸收過電壓的能量。若以過電壓保護裝設(shè)的部位來分，有交流保護，直流保護，直流側(cè)保護和元器件保護 3 種。一、交流側(cè)過電壓保護交流側(cè)過電壓一般都是外因過電壓，在抑制外因過電壓的措施中，采用 rc 過電壓抑制電路是最為

27、常見的。通常是在變壓器次級(元件側(cè))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)化為電容器的電場能而儲存起來。串聯(lián)電阻是為了在能量轉(zhuǎn)換過程中可以消耗一部分能量并且抑制 lc 回路可能產(chǎn)生的振蕩。當整流器容量較大時，rc 電路也可以接在變壓器的電源側(cè)。圖 4 阻容過電壓保護電路rc 參數(shù)計算變壓器每相平均計算容量為33tm1s20 106.67 10 (va)3(1) 電容器的計算由得： 取=20。tma022sc6i %( f)u3a26.67 10c6 819.85( f)127 acf電容器的耐壓值為ac根據(jù)得： ac2u1.5 2u (v)acu1.52220446.7(

28、v)取 500。故選擇參數(shù)為 20，500的電容。vfv(2) 電阻值計算由得： 22katm0uu %r2.3( )si %2a31275r2.32.93( )10 108考慮到所取電容已大于計算值，故電阻可適當取小些。取=2。acarar正常工作時，rc 支路始終有交流電流過，過電壓總是短暫的，所以可按長期發(fā)熱來確定電阻的功率。rc 支路電流可由式(2.13)確定，即ci由得： a6caci2 fc u10 (a)6ci250 203 127 101.38(a)電阻的功率為ar由得： a2rcp(3 4)i r(w)a2rp(3 4) 1.382(1115)(w)故選用 2，50的電阻。w

29、式中 變壓器每相平均計算容量。tms(va) 變壓器二次相電壓有效值。2u(v) 勵磁電流百分數(shù)0i %當幾百伏安時=10，當1000 伏安時=35。tms0i %tms0i % 變壓器的短路比，當變壓器容量為 101000時，=510。ku %kvaku % ，當正常工作時電流電壓的有效值。ciacuar(a,v)三、晶閘管換相過電壓的保護由于晶閘管在實際應用中一般只承受換相過電壓，沒有關(guān)斷過電壓問題，關(guān)斷時也沒有較大的，所以晶閘管的緩沖電路就簡化為了晶閘管的換相過電壓保護，即采用 rc 吸收電路即可。du dt其電路圖如圖 5 所示。圖 5 晶閘管換相過電壓保護電路圖電容 c 的選擇為33

30、tavc(2 4)i10(2 4) 50 10(0.1 0.2)( f)取 c=0.2，電阻一般取 40。f3.2 晶閘管過電流保護電路設(shè)計變流裝置發(fā)生過電流的原因歸納起來有如下幾個方面：(1) 外部短路：如直流輸出端發(fā)生短路。(2) 內(nèi)部短路：如整流橋主臂中某一元件被擊穿而發(fā)生的短路。(3) 可逆系統(tǒng)中產(chǎn)生換流失敗和環(huán)流過大。(4) 生產(chǎn)機械發(fā)生過載或堵轉(zhuǎn)等。晶閘管元件承受過電流的能力也很低，若過電流數(shù)值較大而切斷電路的時間又稍長，則晶閘管元件因熱容量小就會產(chǎn)生熱擊穿而損壞。晶閘管變流裝置可能采用的過流保護措施有：交流斷路器；進線電抗器；靈敏過電流繼電器；斷路器；電流反饋控制電路；直流快速開關(guān)；快速熔斷器。本設(shè)計采用的晶閘管過電流保護措施是快速熔斷器保護方法，其參數(shù)的選擇為：因工作時電壓為 380，取。vrnu500v流過快速熔斷器的電流的有效值為rird11ii5531.75(a)33快速熔斷器的額定電流為rnia rik k i1.5 1.2 31.7557.15(a)選取。rni80a設(shè)計總結(jié)與體會剛拿道題目時，覺得還比較簡單，想想無非是課本上的知識，算一算就好了，可真正開始進行設(shè)計時便遇見了困難。課本上的知識都是在理