帶電流截止負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

前言電動(dòng)機(jī)作為一種有利工具，在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。而直流電動(dòng)機(jī)具有很好的啟動(dòng)，制動(dòng)性能，所以在一些可控電力拖動(dòng)場(chǎng)所大部分都采用直流電動(dòng)機(jī)。而在直流電動(dòng)機(jī)中，帶電壓截止負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用也最為廣泛，其廣泛應(yīng)用于軋鋼機(jī)、冶金、印刷、金屬切割機(jī)床等很多領(lǐng)域的自動(dòng)控制。他通常采用三相全橋整流電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用模擬元件，比如：晶閘管、各種線性運(yùn)算電路的等。雖在一定程度上滿足了生產(chǎn)要求，但是元件容易老化和在使用中易受外界干擾影響，并且線路復(fù)雜，通用性差，控制效果受到器件性能、溫度等因素的影響，從而致使系統(tǒng)的運(yùn)行特征也隨著變化，所以系統(tǒng)的可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證，甚至出現(xiàn)事故。直流調(diào)速系統(tǒng)是由功率晶閘管、移相控制電路、轉(zhuǎn)速電路、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電路、積分電路、電流反饋電路、以及缺相和過(guò)流保護(hù)電路。通常指人為的或自動(dòng)的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足工作機(jī)械的要求。機(jī)械特性上通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加電壓等方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，從而改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作特性的機(jī)械特性的交點(diǎn)，使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化由于本人和能力有限，錯(cuò)誤或不當(dāng)之處再所難免，期望批評(píng)和指正第1章主電路選型和閉環(huán)系統(tǒng)的組成1.1V—M系統(tǒng)簡(jiǎn)介晶閘管—電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱V—M系統(tǒng)），其簡(jiǎn)單原理圖如圖1。圖中VT是晶閘管的可控整流器，它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型。優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。缺點(diǎn)：1．由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。2．元件對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流以及過(guò)高的du/dt和di/dt都十分敏感，其中任一指標(biāo)超過(guò)允許值都可能在很短時(shí)間內(nèi)損壞元件。因此必須有可靠的保護(hù)裝置和符合要求的散熱條件，而且在選擇元件時(shí)還應(yīng)有足夠的余量。圖1.1V—M系統(tǒng)1.2主電路的確定雖然三相半波可控整流電路使用的晶閘管個(gè)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(dòng)小，適合直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣（將近50）。把該電路應(yīng)用于本設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動(dòng)機(jī)不可逆運(yùn)行等技術(shù)要求。三相全控橋整流電路實(shí)際上是組成三相半波晶閘管整流電路中的共陰極組求程度而定。對(duì)于本設(shè)計(jì)，UM=U2，故計(jì)算的晶閘管額定電壓為UTN=（2~3）U2=（2~3）×270=1323～1984V,取1800V3.2.2晶閘管額定電流IT（AV）為使晶閘管元件不因過(guò)熱而損壞，需要按電流的有效值來(lái)計(jì)算其電流額定值。即必須使元件的額定電流有效值大于流過(guò)元件實(shí)際電流的最大有效值。可按下式計(jì)算：IT（AV）=(1.5~2)KfbIMAX，式中計(jì)算系數(shù)Kfb=Kf/1.57Kb由整流電路型式而定，Kf為波形系數(shù)，Kb為共陰極或共陽(yáng)極電路的支路數(shù)。當(dāng)α=00時(shí)，三相全控橋電路Kfb=0.368故計(jì)算的晶閘管額定電流為IT（AV）=(1.5~2)KfbIMAX=(1.5~2)×0.368×(220×1.5)=182.16～242.88A，取200A3.3平波電抗器電感量計(jì)算對(duì)于三相橋式整流電路L=0.693U2/Idmin平波電抗器L2=L-La保護(hù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1過(guò)電壓保護(hù)：=1\*GB3①交流側(cè)過(guò)電壓的保護(hù)圖一采用RC過(guò)電壓抑制電路如圖一所示，在變壓器次級(jí)并聯(lián)RC電路，以吸收變壓器鐵心的磁場(chǎng)釋放的能量，并把它轉(zhuǎn)換為電容器的電場(chǎng)能而存儲(chǔ)起來(lái)，串聯(lián)電阻是為了在能量轉(zhuǎn)換過(guò)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。本設(shè)計(jì)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(hù)裝置采用三角形接法，故可按下式計(jì)算阻容保護(hù)元件的參數(shù)電容C的耐壓電阻R的功率為式中ST—變壓器每相平均計(jì)算容量（VA）U2—變壓器次級(jí)相電壓有效值（V）—?jiǎng)?lì)磁電流百分比，當(dāng)ST≤幾百伏安時(shí)=10，當(dāng)ST≥1000伏安時(shí)=3~5UK%—變壓器的短路電壓百分比IC,UC—當(dāng)R正常工作時(shí)電流電壓的有效值（A，V）對(duì)于本設(shè)計(jì)，UK%=5，=5，ST=145.41/3=48.47KVA電容器的計(jì)算,取7,取1200V選擇C=7μF，耐壓1200V的金屬化紙介電容(2)電阻值的計(jì)算取R=20RC支路電流IC近似為電阻R的功率為=2\*GB3②直流側(cè)的過(guò)電壓保護(hù)整流器直流側(cè)開(kāi)斷時(shí)，如直流側(cè)快速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或橋臂快熔熔斷等情況，也會(huì)在A、B之間產(chǎn)生過(guò)電壓，如圖二所示本設(shè)計(jì)用非線性元?dú)饧种七^(guò)電壓，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(jí)，損耗很小，過(guò)電壓時(shí)(擊穿后)則能通過(guò)達(dá)數(shù)千圖二安的浪涌電流，所以抑制電流能力很強(qiáng)。壓敏電阻的額定電壓U1mA的選取可按下式計(jì)算Ud0為晶閘管控制角=00時(shí)直流輸出電壓對(duì)于本設(shè)計(jì)：通常用于中小功率整流器操作過(guò)電壓保護(hù)時(shí)，壓敏電阻通流容量可選擇（3~5）KA=3\*GB3③晶閘管換相過(guò)電壓保護(hù)如右圖，在晶閘管元件兩端并聯(lián)RC電路，起到晶閘管換相過(guò)電壓的保護(hù)。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(kāi)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(yàn)數(shù)據(jù)選取，對(duì)于本設(shè)計(jì)晶閘管額定電流為220A，故C可取0.3,R可取20。圖三過(guò)電流保護(hù)在電路中串接的器件是快速熔斷器，這是一種最簡(jiǎn)單有效而應(yīng)用最普遍的過(guò)電流保護(hù)元件，其斷流時(shí)間一般小于10ms，按圖四接法熔斷器與每一個(gè)晶閘管元件相串聯(lián)，可靠的保護(hù)每一個(gè)晶閘管元件。熔斷器的額定電壓、電流可按下式計(jì)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：—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(shí)際流過(guò)快熔的電流有效值對(duì)于本設(shè)計(jì)：因U2=270V，取URN=550V；，，取=120A。因而可選取RS3型550V/120A的快熔第4章驅(qū)動(dòng)控制電路的選型設(shè)計(jì)KJ004可控硅移相電路可控硅移相觸發(fā)電路適用于單相、三相全控橋式供電裝置中,作可控硅的雙路脈沖移相觸發(fā)。器件輸出兩路相差180度的移相脈沖,可以方便地構(gòu)成全控橋式觸發(fā)器線路。電路具有輸出負(fù)載能力大、移相性能好、正負(fù)半周脈沖相位均衡性好、移相范圍寬、對(duì)同步電壓要求低,有脈沖列調(diào)制輸出端等功能與特點(diǎn)。一、電路工作原理：

電路由同步檢測(cè)電路、鋸齒波形成電路、偏形電壓、移相電壓及鋸齒波電壓綜合比較放大電路和功率放大電路四部分組成。電原理見(jiàn)下圖：鋸齒波的斜率決定于外接電阻R6、RW1,流出的充電電流和積分電容C1的數(shù)值。對(duì)不同的移相控制電壓VY,只有改變權(quán)電阻R1、R2的比例,調(diào)節(jié)相應(yīng)的偏移電壓VP。同時(shí)調(diào)整鋸齒波斜率電位器RW1,可以使不同的移相控制電壓獲得整個(gè)移相范圍。觸發(fā)電路為正極性型,即移相電壓增加,導(dǎo)通角增大。R7和C2形成微分電路,改變R7和C2的值,可獲得不同的脈寬輸出。的同步電壓為任意值。二、封裝形式

電路采用雙列直插C—16白瓷和黑瓷兩種外殼