轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

1、 某理工大學(xué)華夏學(xué)院信息工程課程設(shè)計報告書課 程 名 稱 運動控制系統(tǒng) 課程設(shè)計總評成績學(xué) 生 專 業(yè) 班級自動化1112 學(xué)生某、學(xué) 號指 導(dǎo) 教 師 某蔡金萍課程設(shè)計起止日期 2014.9.9-2014.9.17 課程設(shè)計基本要求課程設(shè)計是工科學(xué)生十分重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用先修課程的理論知識和專業(yè)技能，解決工程領(lǐng)域某一方面實際問題的能力。課程設(shè)計報告是科學(xué)論文寫作的基礎(chǔ)，不僅可以培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達(dá)能力，也是規(guī)X課程設(shè)計教學(xué)要求、反映課程設(shè)計教學(xué)水平的重要依據(jù)。為了加強課程設(shè)計教學(xué)管理，提高課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量，特擬定如下基本要求。1

2、. 課程設(shè)計教學(xué)一般可分為設(shè)計項目的選題、項目設(shè)計方案論證、項目設(shè)計結(jié)果分析、答辯等4個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都應(yīng)有一定的考核要求和考核成績。2. 課程設(shè)計項目的選題要符合本課程設(shè)計教學(xué)大綱的要求，該項目應(yīng)能突出學(xué)生實踐能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；該項目有一定的實用性，且學(xué)生通過努力在規(guī)定的時間內(nèi)是可以完成的。課程設(shè)計項目名稱、目的及技術(shù)要求記錄于課程設(shè)計報告書一、二項中，課程設(shè)計項目的選題考核成績占10%左右。3. 項目設(shè)計方案論證主要包括可行性設(shè)計方案論證、從可行性方案中確定最佳方案，實施最佳方案的軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖。項目設(shè)計方案論證內(nèi)容記錄于課程設(shè)計報告書第三項中，項目設(shè)計方

3、案論證主要考核設(shè)計方案的正確性、可行性和創(chuàng)新性，考核成績占30%左右。4. 項目設(shè)計結(jié)果分析主要包括項目設(shè)計與制作結(jié)果的工藝水平，項目測試性能指標(biāo)的正確性和完整性，項目測試中出現(xiàn)故障或錯誤原因的分析和處理方法。項目設(shè)計結(jié)果分析記錄于課程設(shè)計報告書第四項中，考核成績占25%左右。5. 學(xué)生在課程設(shè)計過程中應(yīng)認(rèn)真閱讀與本課程設(shè)計項目相關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)自己的閱讀興趣和習(xí)慣，借以啟發(fā)自己的思維，提高綜合分和理解能力。文獻(xiàn)閱讀摘要記錄于課程設(shè)計報告書第五項中，考核成績占10%左右。6. 答辯是課程設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)，由課程設(shè)計指導(dǎo)教師向答辯學(xué)生提出23個問題，通過答辯可進(jìn)一步了解學(xué)生對課程設(shè)計中理論知識

4、和實際技能掌握的程度，以及對問題的理解、分析和判斷能力。答辯考核成績占25%左右。7.學(xué)生應(yīng)在課程設(shè)計周內(nèi)認(rèn)真參加項目設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，按時完成課程設(shè)計報告書交給課程設(shè)計指導(dǎo)教師評閱。課程設(shè)計指導(dǎo)教師應(yīng)認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計全過程，認(rèn)真評閱學(xué)生的每一份課程設(shè)計報告，給出課程設(shè)計綜合評閱意見和每一個環(huán)節(jié)的評分成績（百分制），最后將百分制評分成績轉(zhuǎn)換為五級分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）總評成績。8. 課程設(shè)計報告書是實踐教學(xué)水平評估的重要資料，應(yīng)按課程、班級集成存檔交實驗室統(tǒng)一管理。25 / 27一、課程設(shè)計項目名稱轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計二、項目設(shè)計目的及技術(shù)要求設(shè)計目的：設(shè)計

5、雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)，掌握系統(tǒng)工作原理，學(xué)習(xí)調(diào)速系統(tǒng)的主回路和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法。技術(shù)要求及初始條件：1.直流電機參數(shù)： 電機型號：Z4-180-11，額定功率：160KW， 額定電壓440V， 額定電流339A， 額定轉(zhuǎn)速1500 r/min ，電樞內(nèi)阻Ra0.08，飛輪慣量GD2=86.24 N.，電機過載倍數(shù)1.5，Ks40，Tl0.03 s，Tm0.18 s，0.07 v.min/r,=0.05 v/A 。2.測速發(fā)電機參數(shù)：23W，110V，0.21A，1900 r/min，永磁式。3.設(shè)計指標(biāo)：靜態(tài)：D=10，S5，轉(zhuǎn)速和電流穩(wěn)態(tài)無差；動態(tài)：電流超調(diào)量小于5，轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于1

6、0 。具有過電流過電壓保護功能。 設(shè)計任務(wù):1. 主電路及其保護電路設(shè)計：i：選擇主回路的電路形式；ii：整流變壓器的計算；iii：SCR的選擇；iv：SCR的保護。2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR及電流調(diào)節(jié)器ACR的設(shè)計。3.觸發(fā)電路設(shè)計或選擇：要求產(chǎn)生雙窄脈沖。4.提供系統(tǒng)總電路圖。 設(shè)計要求:1對系統(tǒng)設(shè)計方案的先進(jìn)性、實用性和可行性進(jìn)行論證，說明系統(tǒng)工作原理。2. 畫出單元電路圖，給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程，說明工作原理。3.對項目設(shè)計結(jié)果進(jìn)行分析。3. 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(biāo)準(zhǔn)。4.課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴(yán)格按統(tǒng)一格式打印，堅決杜絕抄襲，雷同現(xiàn)象。第1章 主電路系統(tǒng)設(shè)計1.1

7、 主電路設(shè)計原理對于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)，縮短起、制動過程的時間是提高生產(chǎn)效率的重要因素。為此，在起、制動過渡過程中，希望始終保持電流為允許的最大值，使調(diào)速系統(tǒng)以以最大的加（減）速度運行。當(dāng)電流從最大值降低下來以后，電機轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因而加速過程必然拖長。對于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)，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，在電機最大電流(轉(zhuǎn)矩)受限的條件下,希望充分地利用電機的過載能力,最好是在過渡過程中始終保持電流(轉(zhuǎn)矩)為允許的最大值,使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動,到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后,又讓電流立即降低下來,使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載平衡,從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行.這樣的理想起動

8、過程波形如圖1-1b所示,帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動時的電流和轉(zhuǎn)速波形如圖1-1a所示。起動電流呈方形波,而轉(zhuǎn)速是線性增長的。這是在最大電流(轉(zhuǎn)矩)受限的條件下，調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的啟動過程。nIdnIdlt0Idl（a) （b)圖1-1 調(diào)速系統(tǒng)啟動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形（a) 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程 （b) 理想快速啟動過程 但是，實際上由于主電路電感作用，電流不可能突變，為了實現(xiàn)在允許條件下的最快起動，可以在電路中同時使用轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋，在系統(tǒng)同中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別接入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電

9、流調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。原理圖如圖1-2所示。圖1-2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖第2章 控制電路設(shè)計2.1 轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo) 生產(chǎn)工藝對控制系統(tǒng)性能的要求經(jīng)量化和折算后可以表達(dá)為穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能指標(biāo)。設(shè)計任務(wù)書中給出了本系統(tǒng)調(diào)速指標(biāo)的要求。深刻理解這些指標(biāo)的含義是必要的，也有助于我們構(gòu)想后面的設(shè)計思路。在以下四項中，前兩項屬于穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，后兩項屬于動態(tài)性能指標(biāo)。（1） 調(diào)速X圍D：生產(chǎn)機械要求電動機提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速X圍，即（2） 靜差率s：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負(fù)載由理想空載增加到額定值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落，與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱作靜差率，即靜

10、差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度的。（3） 跟隨性能指標(biāo)：在給定信號R（t）的作用下，系統(tǒng)輸出量C(t)的變化情況可用跟隨性能指標(biāo)來描述。具體的跟隨性能指標(biāo)有下列各項：上升時間，超調(diào)量，調(diào)節(jié)時間。（4） 抗擾性能指標(biāo)：此項指標(biāo)表明控制系統(tǒng)抵抗擾動的能力，它由以下兩項組成：動態(tài)降落，恢復(fù)時間。 已知本設(shè)計為雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)，已知如下基本數(shù)據(jù)：直流電動機：電機型號額定功率額定電壓額定電流額定轉(zhuǎn)速過載倍數(shù)()Z4-180-11160KW440V339A1500r/min1.5晶閘管放大系數(shù)：電樞回路內(nèi)電阻：轉(zhuǎn)動慣量：時間常數(shù)：電流反饋: 轉(zhuǎn)速反饋：設(shè)計要求： 1.靜態(tài)指標(biāo)：轉(zhuǎn)速

11、和電流穩(wěn)態(tài)無靜差，D=10，S<=5%； 2.動態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)小于5%，轉(zhuǎn)速超調(diào)小于5%。2.2主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成圖2.2.1主電路 整流電路選用三相橋式全控整流電路，它的輸出電壓波動小，適合直流電動機的負(fù)載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)X圍廣，是目前應(yīng)用最為廣泛的整流電路。三相半波整流電路晶閘管使用數(shù)量為三相橋式可控整流電路的一半，但是性能不如三相橋式全控整流電路要好，故這里我們選擇三相橋式整流電路。 三相橋式全控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，如圖所示。共陰極組的三個晶閘管分別為VT1、VT3、VT5，共陽極組的三個晶閘管

12、分別為VT4,、VT6、VT2。從分析可知，按此編號，晶閘管的導(dǎo)通順序為VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。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，且不能為同一相的晶閘管。2.2.2閉環(huán)系統(tǒng)組成開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制電壓Uc就可改變電動機的轉(zhuǎn)速。如果負(fù)載的生產(chǎn)工藝對運行時的靜差率要求不高，這樣的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實現(xiàn)一定X圍內(nèi)的無級調(diào)速，但是，對靜差率有較高要求時，開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)往往不能滿足要求。這時就要采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。而轉(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)。采用PI調(diào)節(jié)的單個轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可

13、以保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，單環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。這是就要考慮采用轉(zhuǎn)速、電流雙環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。為了實現(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)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。二者之間實行嵌套（串聯(lián)）聯(lián)接。把轉(zhuǎn)速調(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。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)。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。如圖為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。2.2.3變壓器的計算與選擇 為了保證負(fù)載能正常工

14、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）U2值的大小首先要保證滿足負(fù)載所需求的最大直流值Ud。（2）晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時有一定的管壓降，用UT表示。（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(dāng)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。（6）電網(wǎng)的波動。（7）整流主電路形式。所以，綜上所述，可得U2表達(dá)式：其中得一表格：變流變壓器的計算系數(shù)整流電路單相雙半波單相半控橋單相全控橋三相半波三相半控橋三相全控橋

15、帶平衡電抗器的雙反星形0.90.90.91.172.342.341.17C0.7070.7070.7070.8660.50.50.50.707110.5780.8160.8160.289 由表格可得，A=2.34，=30°時，B=/2，查曲線（變壓器短路電壓百分值與表觀功率的關(guān)系）可取Uk%=5，為電網(wǎng)電壓波動系數(shù)，通常取0.91.1.這里取0.9，C是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)，這里取0.5。，為電動機電樞電路總電阻Ra的標(biāo)么值,nUT表示主電路中電流經(jīng)過幾個串聯(lián)晶閘管的管壓降，取n=2，晶閘管本身壓降很小，在1V左右，取UT=1V。可得：U2=262.34（V），這里取U2=27

16、0（V）。I2=KI2Id=0.816×220=179.52（A）。I1=I2U2/U1=110.16（A）。S=（S1+S2)/2=mI1U1=3×110.16×440=145411.2VA=145.411(KVA）。2.2.4 晶閘管參數(shù)的計算 查表格可得，UDN440V時，UDRM（額定斷態(tài)重復(fù)峰值電壓）與UPRM（額定反向重復(fù)峰值電壓）1600V。2.2.5晶閘管額定電壓晶閘管額定電壓必須大于元件在電路中實際承受的最大電壓Um，考慮到電網(wǎng)電壓的波動和操作過電壓等因素，還要放寬23倍的安全系數(shù)，即按下式選取UTN=（23）UM，查表可得三相半控橋的電壓計算系

17、數(shù)KUT=2.45，即約為，電流計算系數(shù)為KIT=0.367。故晶閘管額定電壓為UTN=（23）U2=（23）×270=13231984.5(V)。取UVT=1700(V)。2.2.6晶閘管的額定電流IT(AV) 晶閘管額定電流指的是在指定管殼溫度和散熱條件下所允許的最大工頻正弦半波電流的平均值，一般取計算結(jié)果的1.52倍，這里取：IT（AV）=(1.52)KITIMAX=(1.52)×0.367×220×1.5=181.67242.22(A)，這里取ITN=220(A)。2.2.7 平波電抗器的計算與選擇 （1）總電感的計算 三相橋式整流的總電感L=0

18、.693×U2/IDmin，其中IDmin=(5%10%)ID，故L=，要求變流器在最小輸出電流IDMIN時仍能維持電流連續(xù)時電抗器電感量L，則要令I(lǐng)DMIN=5%ID，故可得L=17.01(mH)。 （2）電樞電感的計算 La=,其中p為電動機磁極對數(shù)，KD為計算系數(shù)，一般電機KD取812，對于本設(shè)計取p=2，KD=10La= （3）折算到整流變壓器二次側(cè)的每項漏感的計算 其中U2為變壓器次級相電壓有效值，Id為晶閘管裝置直流側(cè)的額定負(fù)載電流，KB為整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)。這里KB=3.9，UK%=5計算系數(shù)單相全控橋三相半波三相全控橋/1001503001.20.880.462

19、.851.460.6933.186.753.9（4）使平波電感器電感LK的計算 LK=L-La-2LB=17.01-2.78-2×0.24=13.75(mH) 故：平波電抗器電感量取15 mH2.2.8保護電路的計算與選擇交流側(cè)過電壓的保護 可采用RC過電壓抑制電路，該保護電路如圖所示，在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)一個RC保護電路，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)換過程中可以消耗一部分能量并且抑制LC回路可能產(chǎn)生的震蕩。 由于本次課程設(shè)計用的是三相橋式可控整流電路，變壓器的繞組為Y聯(lián)結(jié)，故該保護電路應(yīng)用型接法。 其中:，且電容C的耐

20、壓，且電阻R的功率式中，ST為變壓器每相平均計算容量（VA），為勵磁電流百分比，當(dāng)ST幾百伏安時=10，當(dāng)ST1000伏安時=35，IC,UC當(dāng)R正常工作時電流電壓的有效值（A，V） 。取=5，ST=145.411/3=48.47KVA。（1）電容C的計算C，可取C=7。，取UC=1200V?？蛇x擇C=7F，耐壓1200V的電容。（2）電阻R的計算，取R=15。R的功率為2.2.9直流側(cè)的過電壓保護 如圖所示，在A、B之間接入的是壓敏電阻，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，過電壓時則能通過達(dá)數(shù)千安的浪涌電流，所

21、以抑制電流能力很強。壓敏電阻的額定電壓U1mA的選取可按下式計算：Ud0為晶閘管控制角=00時直流輸出電壓 對于本次課程設(shè)計：通常用于中小功率整流器操作過電壓保護時，壓敏電阻通流容量可選擇（35）。2.2.10晶閘管換相過電壓保護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的作用一是阻尼LTC回路的震蕩，二是限制晶閘管開通瞬間的損耗且可減小電流上升率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20。2.2.11過電流保護采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護措施。接法如下圖所示。熔斷器的額定電壓

22、、電流可按下式計算額定電壓URN：不小于線路正常工作電壓的方均根值額定電流：為電流裕度系數(shù)，取=1.11.5，為環(huán)境溫度系數(shù)，取=11.2，為實際流過快熔的電流有效值。對于本次課程設(shè)計：因U2=270V，取URN=550V；， 取=230A。 因而二次側(cè)可選取RS3系列550V/230A的快熔。一次側(cè)可選440V/180A。2.2.12模擬量檢測通道設(shè)計3.6.1直流測速發(fā)電機選型及額定參數(shù)計算由已知條件可知，反饋系數(shù)：電動機的電動勢系數(shù)：轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)包含測速發(fā)電機的電動勢系數(shù)Cetg和其輸出電位器RP2的分壓系數(shù)2，即：取測速發(fā)電機的額定數(shù)據(jù)為UN=110V，IN=0.21A,PN=23.1

23、W,nN=1900r/min，則可得：，穩(wěn)態(tài)時Un很小，故用15V的直流穩(wěn)壓電源完全能滿足給定電壓的要求，因此，選擇=是完全正確的。RP2的選擇方法如下：為了使測速發(fā)電機的電樞壓降對轉(zhuǎn)速檢測信號的線性度沒有顯著的影響，取測速發(fā)電機輸出最高電壓時，其電流約為額定值的9.6%。則： 此時所消耗的功率為：為了不致使電位器的溫度很高，實選電位器的瓦數(shù)應(yīng)為所消耗功率的一倍以上，故可將RP2選為10W,10k的可調(diào)電位器。2.2.13電樞電流檢測及反饋通道設(shè)計如圖所示電流檢測電路： 電流反饋系數(shù)3.2 電流環(huán)的設(shè)計 電流環(huán)的等效靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖：3.2.1保護電路的計算與選擇交流側(cè)過電壓的保護 可采用RC過電壓

24、抑制電路，該保護電路如圖所示，在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)一個RC保護電路，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)換過程中可以消耗一部分能量并且抑制LC回路可能產(chǎn)生的震蕩。 由于本次課程設(shè)計用的是三相橋式可控整流電路，變壓器的繞組為Y聯(lián)結(jié)，故該保護電路應(yīng)用型接法。 其中:，且電容C的耐壓，且電阻R的功率式中，ST為變壓器每相平均計算容量（VA），為勵磁電流百分比，當(dāng)ST幾百伏安時=10，當(dāng)ST1000伏安時=35，IC,UC當(dāng)R正常工作時電流電壓的有效值（A，V） 。取=5，ST=145.411/3=48.47KVA。（1）電容C的計算C，可取C=

25、7。，取UC=1200V。可選擇C=7F，耐壓1200V的電容。（2）電阻R的計算，取R=15。R的功率為3.2.1確定時間常數(shù)（1）整流裝置滯后時間常數(shù)。三相橋式電路的平均失控時間：=0.0017s。（2）電流濾波時間常數(shù)。三相橋式電路的每個波頭的時間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有（12）=3.3ms，因此取=2ms=0.002s。（3）電流環(huán)小時間常數(shù)之和。按小時間常數(shù)近似處理，取。 3.2.2 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計要求，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。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型調(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

26、調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。 檢查對電源電壓的抗擾性能：,各項指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型I型系統(tǒng)設(shè)計。3.2.3 選擇電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)（1）電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：。（2）電流開環(huán)增益：要求時，取，因此 于是，ACR的比例系數(shù)為：式中：電流反饋系數(shù)： 晶閘管專制放大系數(shù)：。 3.2.4 校驗近似條件 電流環(huán)截止頻率:（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）忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件：，滿足近似條件。（3）電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：，滿足近似條件。3.2.5 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 由圖2-1，按所用運算放大器取，各電阻和電容值為: 按照上述參

27、數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為，滿足設(shè)計要求。圖2-1 含濾波環(huán)節(jié)的PI型電流調(diào)節(jié)器3.3 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計 轉(zhuǎn)速環(huán)的等效動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下：3.3.1 確定時間常數(shù)（1）電流環(huán)等效時間常數(shù)，由前述已知，則（2）轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)，根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況，取.（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。按小時間常數(shù)近似處理，取3.3.2 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)速環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖，同樣進(jìn)行單位反饋系統(tǒng)的處理及小慣性環(huán)節(jié)的處理，如圖所示。由于設(shè)計要求無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動態(tài)要求，應(yīng)按典型型系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)，故ASR選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為:3.3.3 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5，則ASR的超前時間常數(shù)為:則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益：可得ASR的比例系數(shù)為：式中： 電動勢常數(shù) 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。3.3.4 校驗近似條件 轉(zhuǎn)速截止頻率為:（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)小時間常數(shù)近似處理條件為,滿足近似條