小功率有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實例分析

小功率有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實例分析第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六小功率有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖欠電流保護(hù)第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六一、系統(tǒng)的技術(shù)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.適用于4KW以下直流電動機(jī)的無級調(diào)速(調(diào)速范圍D≤10:1，靜差率S≤10%）；為小容量晶閘管直流調(diào)速裝置。2.電源電壓：220V單相交流；輸出電壓：直流160V，輸出最大電流：30A；勵磁電壓：直流180V，勵磁電流為1A。3.配置Z3系列小型直流他勵電動機(jī)；主回路采用單相橋式半控整流線路。4.具有電壓負(fù)反饋、電流正反饋和電流截止負(fù)饋環(huán)節(jié)。第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六KDZ-II型直流調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六二、定性分析（１）1.主電路：A.采用單相橋式半控整流線路（主電路為50A整流元件）。交流輸入直接由220V交流電源供電，因電網(wǎng)電壓波動±5%，能確保的最大直流電壓為：式中，0.9為全波整流系數(shù)；0.95為電壓降壓5%引入系數(shù)；B.直流電動機(jī)選用：（為使輸出電壓有較多的調(diào)節(jié)裕量）。采用額定電壓為160V的電機(jī)。C.主電路橋臂上的兩個二極管，排在一側(cè)，兼有續(xù)流二極管的作用；由于晶閘管的陰極不連接,脈沖變壓器兩個二次繞組間會有×220V的峰值電壓，對脈沖變壓器二次繞組間絕緣要求提高。第5頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六二、定性分析（２）Ｆ．ＳＡ：手動轉(zhuǎn)換開關(guān)（起動用）；ＫＭ：主電路接觸器；主回路保護(hù)用熔斷器容量為５０Ａ。D.平波電抗器Ld及并聯(lián)的電阻Ｒ：Ld是限制電流脈動，使電流連續(xù)，改善換向條件，減少電樞損耗。Ｒ可避免觸發(fā)電路觸發(fā)功率小使晶閘管不能可靠觸發(fā)導(dǎo)通，同時減小電抗器產(chǎn)生的過電壓。Ｅ．Ｒ９：能耗制動電阻（兩只２５Ｗ、５１Ω線繞電阻器并聯(lián)）；ＲＳ：電流表分流器。ＲＣ阻容吸收電路：吸收浪涌電壓。Ｇ．欠電流繼電器ＫＡ：防止失磁造成“飛車”事故。第6頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六二、定性分析（３）２．觸發(fā)電路采用由單結(jié)晶體管Ｖ３構(gòu)成的張馳振蕩電路，以放大管Ｖ２控制電容Ｃ１的充電電流。Ｖ５為功放管；Ｔ為脈沖變壓器；ＶＤ５為隔離二極管，可增加觸發(fā)脈沖前沿陡度，并阻擋Ｃ６上的電壓影響Ｖ３同步。３．放大電路由晶體管Ｖ1和電阻R4、R5構(gòu)成的放大器為電壓放大電路。信號在V1基極綜合。VD6、VD7構(gòu)成正反向限幅電路。ＶＤ4為隔離二極管以隔離電容C4對同步電壓的影響。4．控制電路（１）反饋量的選擇ＴＬ增加時，與轉(zhuǎn)速n降低相對的是電壓Ｕd的降低和電流Ｉd的上升，因此，可間接用電壓負(fù)反饋和電流正反饋環(huán)節(jié)替代轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六（1）反饋量的選擇說明當(dāng)TL↑n↓E↓Id↑

上圖式中：Id──整流電流平均值[Id=Ia（電樞電流平均值）]；Ud──整流裝置空載輸出電壓的平均值；Ua──電動機(jī)電樞電壓的平均值；Rx──整流裝置等效內(nèi)阻；Ra──電樞電阻；R∑──電樞回路總等效電阻；R∑=Rx+Ra；Ud=Ua+IdRx=E+IdRa+IdRx=E+IdR∑及Ua=E+IdRaUd↓負(fù)載變動，造成轉(zhuǎn)速變化時，調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)有關(guān)參量的變化情況圖二、定性分析（４）第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六（2）控制信號的綜合RC：0.125Ω20Wa.未畫出RP1：為整定最高給定電壓用。b.Ufv=γUd，γ為電壓反饋系數(shù)。c.Ufi=βId，β為電流反饋系數(shù)。二、定性分析（５）第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六5.電流截止保護(hù)電路３）電容C2作用：使電流截止負(fù)反饋信號成為較為平穩(wěn)的信號。２）２ＣＷ９、ＲＰ４：整定截止電流ＩＢ。１）Ｖ４、ＲＰ４、２ＣＷ９：構(gòu)成電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)。４）Ｖ４集電極所串二極管作用：防止電樞沖擊電流擊穿Ｖ４bc集電結(jié)。一）電路中各元件作用：二、定性分析（5）第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六二）電流截止負(fù)反饋的作用：

6.抗干擾、消振蕩環(huán)節(jié)：R7、C3、C5構(gòu)成相位滯后-超前串聯(lián)校正。抗干擾、消除振蕩。兼顧穩(wěn)定與快速性兩方面的要求。實現(xiàn)如右“挖土機(jī)”機(jī)械特性。第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六三、系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程如下圖所示：當(dāng)負(fù)載增加后，通過電流正反饋和電壓負(fù)反饋，使調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降Δn將明顯減小，機(jī)械特性將得到明顯改善。如下頁閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性。第12頁，共14頁，2023年，2月20日，星期六閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性同理，當(dāng)電流超過截止值時，依靠電流截止負(fù)反饋的調(diào)節(jié)作用，一方面限制過大電流，另一方面實現(xiàn)下垂的機(jī)械特性，如前所述“挖土機(jī)”機(jī)械特性。總結(jié)：１）具有電壓負(fù)反饋的系統(tǒng)，實質(zhì)上是一個恒壓系統(tǒng)，電流正反饋實質(zhì)是一種負(fù)載擾動量的前饋補(bǔ)償；２）與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系