課程設(shè)計(jì)----轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流晶閘管調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)中設(shè)置了電流檢測(cè)環(huán)節(jié)、電流調(diào)節(jié)器以及轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，構(gòu)成了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)，前者通過(guò)電流反饋?zhàn)饔梅€(wěn)定電流，后者通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋?zhàn)饔帽３洲D(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差，從而使系統(tǒng)達(dá)到調(diào)節(jié)電流和轉(zhuǎn)速的目的。該系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定電壓的

2、變化而變化，具有優(yōu)良的調(diào)速性能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)；晶閘管；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；電流調(diào)節(jié)器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………………1</p><p><b>　　1 引言3</b>&

3、lt;/p><p>　　2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成及原理3</p><p>　　2.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成3</p><p>　　2.2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖4</p><p>　　3 單元電路的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 給定信號(hào)電路設(shè)計(jì)5</p>

4、<p>　　3.2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.2.1 可控整流變壓器設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2.2 晶閘管的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2.3 平波電抗器的選擇及計(jì)算10</p><p>　　3.2.4 快速熔斷器選擇及計(jì)算10</p><p>　　3.3 電流

5、、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.3.1 電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.3.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4 反饋、保護(hù)及其他電路15</p><p>　　3.4.1 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路15</p><p>　　3.4.2 電流反饋環(huán)節(jié)及過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)16</p&

6、gt;<p>　　3.4.3 穩(wěn)壓電源16</p><p>　　4 調(diào)試并驗(yàn)證雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)性能17</p><p>　　4.1 調(diào)試雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)性能17</p><p>　　4.2 系統(tǒng)特性測(cè)試19</p><p>　　4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析20</p><p><b>

7、　　5 結(jié)語(yǔ)21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　自70年代以來(lái)，國(guó)外在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)，大量地采用了“晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速”技術(shù)（簡(jiǎn)稱KZ-D調(diào)速系統(tǒng)），盡管當(dāng)今功率半導(dǎo)體交流技術(shù)已有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在工業(yè)生產(chǎn)中

8、KZ-D系統(tǒng)的應(yīng)用還是占有相當(dāng)?shù)谋戎?。在工程設(shè)計(jì)與理論學(xué)習(xí)過(guò)程中，會(huì)接觸到大量關(guān)于調(diào)速控制系統(tǒng)的分析、綜合與設(shè)計(jì)問(wèn)題。雙閉環(huán)（電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)）調(diào)速系統(tǒng)是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟(jì)、適用的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等有點(diǎn)。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對(duì)于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動(dòng)作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。但如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)

9、態(tài)性能要求較高，例如要求起制動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來(lái)控制動(dòng)態(tài)過(guò)程的電流或轉(zhuǎn)矩。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門(mén)用來(lái)控制電流的。它只是在超過(guò)臨界電流值以后，強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想的控制電流的動(dòng)態(tài)波形。在實(shí)際工作中，我們希望在電機(jī)最大電流限制的條件下，充分利用電機(jī)的允許過(guò)載能力，最好是在過(guò)渡過(guò)程中保持</p><p>　　

10、2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成及原理</p><p>　　2.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成</p><p>　　對(duì)于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)，利用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。它能充分利用電機(jī)的過(guò)載能力，在過(guò)渡過(guò)程中保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)以最大的加速度啟動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來(lái)，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這時(shí)，啟動(dòng)電

11、流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長(zhǎng)的。</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)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(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套連接，如圖1所示。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)。</p>

12、<p>　　圖1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)框圖</p><p>　　—轉(zhuǎn)速給定電壓 —轉(zhuǎn)速反饋電壓 —電流給定電壓 —電流反饋電壓</p><p>　　2.2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　圖2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)

13、節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，這樣構(gòu)成的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖如上圖所示。圖中標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實(shí)際極性，它們是按照電力電子變換器的控制電壓為正電壓的情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)算放大器的倒相作用。圖中還表示了兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定了電流調(diào)節(jié)器ACR的最大給定電壓，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓[2]。</p><p>&l

14、t;b>　　3 單元電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 給定信號(hào)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　給定信號(hào)電路（給定器）可以產(chǎn)生幅值可調(diào)和極性可變的階躍給定電壓或可平滑調(diào)節(jié)的給定電壓。</p><p>　　圖3 給定信號(hào)電路圖</p><p>　　為方便起見(jiàn)，將2個(gè)滑動(dòng)變阻器和的阻值定為40。</p>

15、<p>　　3.2 晶閘管-電動(dòng)機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　晶閘管-電動(dòng)機(jī)電路中，采用三相橋式全控整流電路。</p><p>　　可控整流的原理：當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間承正向電壓并且門(mén)極加觸發(fā)信號(hào)晶閘管導(dǎo)通，并且去掉門(mén)極的觸發(fā)信號(hào)晶閘管依然維持導(dǎo)通。當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間承受反向電壓并且門(mén)極不管加不加觸發(fā)信號(hào)晶閘管關(guān)斷[3]。</p><p>　　

16、三相橋式全控整流電路相當(dāng)于一組共陰極的三相半波和一組共陽(yáng)極的三相半波可控整流電路串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成的。習(xí)慣上將晶閘管按照其導(dǎo)通順序編號(hào)，共陰極的一組為、和，共陽(yáng)極的一組為、和。</p><p>　　三相橋式全控整流電路如圖4所示。</p><p>　　圖4 三相橋式全控整流電路原理圖</p><p>　　3.2.1 可控整流變壓器設(shè)計(jì)</p><p&g

17、t;　　作為整流裝置電源用的變壓器稱為整流變壓器。一般的變壓器有整流跟變壓兩項(xiàng)功能，其中整流是把交流變直流。</p><p>　　選擇一臺(tái)主變壓器計(jì)算如下：</p><p>　　一次繞組為0.22kV 二次繞組為0.232kV</p><p>　　由直流發(fā)電機(jī)額定數(shù)據(jù)得：=0.185kW</p><p><b>　　==0.18

18、5kW</b></p><p>　　查附錄表1得實(shí)驗(yàn)室小型電熱設(shè)備的=1.0=0</p><p>　　=×=0.185×0=0kVA</p><p>　　=×=0.185×1.0=0.185kVA</p><p>　　只裝一臺(tái)主變壓器應(yīng)全部滿足用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷的需要：</p>

19、<p><b>　　即≈≥</b></p><p>　　選擇=0.2kV·A</p><p>　　所以所選變壓器的型號(hào)為：S9-0.2/0.38型。</p><p>　　3.2.2 晶閘管的設(shè)計(jì)</p><p>　　一、晶閘管的選擇及參數(shù)計(jì)算</p><p>　　=n+R=0

20、.155×1600+1.1×52.3=305.53V</p><p>　　=/2.34=305.53/2.34=130.57V</p><p>　　=/R=305.53/52.3=5.84A</p><p>　　=/3－1/2=3.37A</p><p>　　(AV)=/1.57=2.15A</p><

21、p>　　=61/2=319.83V</p><p>　　∴可選用的晶閘管為：KP5-8型[4]。</p><p><b>　　表1 晶閘管參數(shù)</b></p><p><b>　　二、晶閘管的保護(hù)</b></p><p>　　晶閘管的保護(hù)電路，大致可以分為兩種情況：一種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器

22、件，例如，R-C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。再一種則是采用電子保護(hù)電路，檢測(cè)設(shè)備的輸出電壓或輸入電流，當(dāng)輸出電壓或輸入電流超過(guò)允許值時(shí)，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時(shí)內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài)，從而抑制過(guò)電壓或過(guò)電流的數(shù)值。</p><p>　　(1) 晶閘管的過(guò)流保護(hù)</p><p>　　晶閘管設(shè)備產(chǎn)生過(guò)電流的原因可以分為兩類：一類是由于整流電路內(nèi)部原因；另一類

23、則是整流橋負(fù)載外電路發(fā)生短路而引起的過(guò)電流，另外，如整流變壓器中心點(diǎn)接地，當(dāng)逆變負(fù)載回路接觸大地時(shí)，也會(huì)發(fā)生整流橋相對(duì)地短路。</p><p>　　對(duì)于第一類過(guò)流，即整流橋內(nèi)部原因引起的過(guò)流，以及逆變器負(fù)載回路接地時(shí)，可以采用第一種保護(hù)措施，最常見(jiàn)的就是接入快速熔短器的方式。</p><p>　　對(duì)于第二類過(guò)流，即整流橋負(fù)載外電路發(fā)生短路而引起的過(guò)電流，則應(yīng)當(dāng)采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。<

24、/p><p>　　(2) 晶閘管的過(guò)壓保護(hù)</p><p>　　晶閘管設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過(guò)電壓和雷擊過(guò)電壓的侵襲。同時(shí)，設(shè)備自身運(yùn)行中以及非正常運(yùn)行中也有過(guò)電壓出現(xiàn)。 </p><p>　　過(guò)電壓保護(hù)的第一種方法是并接R-C阻容吸收回路，以及用壓敏電阻或硒堆等非線性元件加以抑制。</p><p>　　過(guò)電壓保護(hù)的第二

25、種方法是采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。</p><p>　　三、晶閘管驅(qū)動(dòng)、觸發(fā)電路</p><p>　　(1) 驅(qū)動(dòng)電路原理</p><p>　　電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)裝置的性能有很大的影響。采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路，可使電力電子器件工作在較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減小開(kāi)關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可

26、靠性和安全性都有重要的意義。另外，對(duì)電力電子器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往往就近設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或者通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這使得驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)更為重要。</p><p>　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)，就是將信息電子電路傳來(lái)的信號(hào)按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。對(duì)全控型器件既要提供開(kāi)通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)，以保證器件按要求可靠導(dǎo)通或關(guān)斷。<

27、;/p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)。一般采用光隔離和磁隔離。</p><p>　　(2) 觸發(fā)電路原理</p><p>　　三相整流電路中必須對(duì)兩組中應(yīng)導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)給觸發(fā)脈沖。為此可以采用兩種辦法：一種是使每個(gè)觸發(fā)脈沖寬度大于60°，稱寬脈沖觸發(fā)；另一種是在觸發(fā)某一號(hào)晶閘管的同時(shí)給前一號(hào)晶閘管補(bǔ)發(fā)一個(gè)脈沖，相當(dāng)于用兩

28、個(gè)窄脈沖等效代替一個(gè)寬脈沖，稱為雙脈沖觸發(fā)。</p><p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化、集成化的不斷發(fā)展，現(xiàn)在市場(chǎng)中已有多種型號(hào)的六脈沖觸發(fā)集成電路，并得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用的是KC系列的三相全控橋式整流電路的集成觸發(fā)器KC04作為三相整流電路的觸發(fā)電路。其外部封裝如圖5所示。</p><p>　　圖5 KC04觸發(fā)器封裝圖</p><p>　　可控硅移相觸發(fā)器KC

29、04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)。KC04器件輸出兩路相差l80°的移相脈沖，可以方便地構(gòu)成全控橋式觸發(fā)器電路。該電路具有輸出負(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)制輸出端等功能和特點(diǎn)。</p><p><b>　　電參數(shù)如下：</b></p><p>　　電源電壓：直

30、流±15V，允許波動(dòng)±5％。</p><p>　　電源電流：正電流≤15mA，負(fù)電流≤10mA。</p><p>　　同步電壓：任意值(一般交流30V)。</p><p>　　同步輸入端允許最大同步電流：3mA(有效值)。移相范圍：≥l70°(同步電壓30V，同步輸入電阻15~30kΩ)。</p><p>　　鋸

31、齒波幅度：≥10V(幅度以鋸齒波出現(xiàn)平頂為準(zhǔn))。</p><p><b>　　輸出脈沖：</b></p><p>　　A．脈沖寬度：l0µs~2ms(改變脈寬電容達(dá)到)。</p><p>　　B．脈沖幅度：＞13V。</p><p>　　C．最大輸出能力：l00mA(流出脈沖電流)。</p>&l

32、t;p>　　D．輸出反壓：Vceo≥l8V(測(cè)試條件：Ie≤100µA)。正負(fù)半周脈沖相位不均衡度≤±3°。使用環(huán)境溫度：-l0~70℃。 </p><p>　　由KC04外部接線組成的三相橋式整流電路觸發(fā)原理圖如圖6所示。</p><p>　　圖6 KC04觸發(fā)器電路圖</p><p>　　3.2.3 平波電抗器的選擇及計(jì)算&l

33、t;/p><p>　　平波電抗器：平波電抗器用于整流以后的直流回路中。整流電路的脈波數(shù)總是有限的，在輸出的整直電壓中總是有紋波的。這種紋波往往是有害的，需要由平波電抗器加以抑制。</p><p>　　平波電抗器的電感量一般按低速輕載時(shí)保證電流連續(xù)的條件來(lái)選擇。</p><p>　　對(duì)于三相橋式整流電路：</p><p><b>　　L=

34、0.693/</b></p><p>　　又因?yàn)橐话銥殡妱?dòng)機(jī)額定電流的5%~10%，這里取10%。</p><p><b>　　=1.1A</b></p><p>　　因此：L=0.693×/0.11</p><p>　　=n+R=0.155×1600+1.1×52.5=305.

35、75V</p><p>　　=/2.34=305.75/2.34=123.93V</p><p>　　所以：L=0.693×123.93/0.11=780.76mH</p><p>　　3.2.4 快速熔斷器選擇及計(jì)算</p><p>　　熔斷器作用：當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時(shí)，伴隨著電流不斷升高，可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件

36、，也有可能燒毀電路甚至造成火災(zāi)。若安置了熔斷器，那么，熔斷器就會(huì)在電流異常升高到一定的高度和一定的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。</p><p>　　快速熔斷器的額定電流的計(jì)算如下：</p><p><b>　　(A)</b></p><p>　　其中為晶閘管的額定通態(tài)平均電流，即為5A。</p><

37、;p>　　因此：=7.854A。</p><p>　　快速熔斷器的額定電壓可用下列公式計(jì)算：</p><p><b>　　≥/</b></p><p>　　==130.662V；</p><p>　　為元件電壓計(jì)算系數(shù)，查表得2.45。</p><p>　　因此：≥226.36V</p

38、><p>　　所以應(yīng)選用的熔斷器為：RT0-100型。</p><p>　　3.3 電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)</p><p>　　電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖7所示：</p><p>　　圖7 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖[5]</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則是：先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。在這里，首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，

39、然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　系統(tǒng)給定：==10V =1.5 = =1.5A</p><p>　　轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：=/=10/1600=0.006V·min/r</p><p>　　電流反饋

40、系數(shù)：=/=10/1.1×1.5=6.06V/A</p><p>　　超調(diào)量≤5％，盡量實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速[6]。</p><p>　　3.3.1 電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)</p><p>　　一、選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求≤5％，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用P

41、I型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為W(s)=(s+1)/s，電路圖如圖8所示[7]。</p><p>　　檢查對(duì)電源電壓的抗干擾性能：</p><p>　　/=0.015/0.0037=4.05，參照典型Ⅰ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。</p><p>　　圖8 電流調(diào)節(jié)器電路圖</p><p><b>　　二、確定時(shí)間常數(shù)

42、</b></p><p>　　(1) 整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)。</p><p>　　按表1，三相橋式電路的平均失控時(shí)間=0.0017s。</p><p>　　(2) 電流濾波時(shí)間常數(shù)。三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有（1~2）=3.33ms，因此取=2ms=0.002s。</p><p>　　(3) 電

43、流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之近似處理，取=+=0.0037s。</p><p>　　(4) 電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)</p><p>　?。絃/R＝0.781/52.3＝0.015s</p><p>　　(5) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得</p><p>　　=40ms＝0.04s</p><p>　　三、計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)<

44、;/p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：==0.015s。</p><p>　　電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益：要求≤5％時(shí)，查表得=0.5，因此</p><p>　　=0.5/0.0037s=135.1</p><p>　　于是，ACR的比例系數(shù)為</p><p>　　=R/=135.1×0.015×52.3/1

45、22.5×6.06＝0.143</p><p><b>　　四、校驗(yàn)近似條件</b></p><p>　　電流環(huán)截止頻率：==135.1</p><p>　　晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似條件</p><p>　　1/3=1/3×0.0017s=191.6＞</p><p><

46、;b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件</p><p><b>　　=＝122.47＜</b></p><p><b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件</p><

47、p><b>　　==180.8＞</b></p><p><b>　　滿足近似條件。</b></p><p>　　五、計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容</p><p>　　所用運(yùn)算放大器取=40kΩ，各電阻和電容值為</p><p>　　==0.143×40＝5.72kΩ</p>

48、<p>　　=/=0.015/5.72=2.62</p><p>　　=4/=4×0.002/40=0.2</p><p>　　3.3.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)</p><p>　　一、選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　由于設(shè)計(jì)要求無(wú)靜差，故選用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為</p><p>　　W

49、(s)=(s+1)/s</p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路圖如圖9所示。</p><p>　　圖9 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路圖</p><p><b>　　二、確定時(shí)間常數(shù)</b></p><p>　　(1) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/</p><p><b>　　已知=0.5，則</b>

50、</p><p>　　1/＝2＝2×0.0037s＝0.0074s</p><p>　　(2) 轉(zhuǎn)速時(shí)間常數(shù)。根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取=0.01s</p><p>　　(3) 轉(zhuǎn)速小時(shí)間常數(shù)。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取</p><p>　?。?/＋＝0.0174s </p><p>　　三、計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器

51、參數(shù)</p><p>　　按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為</p><p>　　=h=5×0.0174s=0.087s</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)增益</b></p><p>　　=(h+1)/2=6/2×52×0.0174=396.4</p&

52、gt;<p><b>　　ASR的比例系數(shù)為</b></p><p>　　=(h+1)/2hR=6×6.06×0.155×0.04 / 2×5×0.00625×52.3× 0.0174=3.96</p><p><b>　　四、檢驗(yàn)近似條件</b></p&g

53、t;<p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為</b></p><p>　　=/==396.4×0.087=34.5</p><p>　　(1) 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為</p><p><b>　　＝=63.7＞</b></p><p>　　(2) 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為

54、</p><p><b>　　==38.7＞</b></p><p>　　五、計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容</p><p>　　取=40kΩ，各電阻和電容值為</p><p>　　==3.96×40=158.4kΩ</p><p>　　=/=0.087 / 158.4×103=5.49

55、×F</p><p>　　=4/=4×0.01/40×103=1</p><p><b>　　六、校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量</b></p><p>　　=2×81.2%×(1.5-0.5)×(0.8×52.3/0.155/1600)×0.0174/0.04=11.92%<

56、;15%</p><p>　　能滿足設(shè)計(jì)要求[8]。</p><p>　　3.4 反饋、保護(hù)及其他電路</p><p>　　3.4.1 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路</p><p>　　轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路的主要作用是將轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)，濾波交流分量，為系統(tǒng)提供滿足要求的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路主要由測(cè)速發(fā)電機(jī)組成，將測(cè)速發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)同軸

57、連接，測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出端即可獲得與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波之后即可作為轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)反饋回系統(tǒng)[9]。其原理圖如圖10所示。</p><p>　　圖10 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路原理圖</p><p>　　3.4.2 電流反饋環(huán)節(jié)及過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)</p><p>　　交流互感器測(cè)得晶閘管交流進(jìn)線的電流，以獲得過(guò)電流信號(hào)。圖11是過(guò)流保護(hù)電路的電路圖。</p>&l

58、t;p>　　圖11 過(guò)流保護(hù)電路的電路圖</p><p>　　3.4.3 穩(wěn)壓電源</p><p>　　穩(wěn)壓電源輸出穩(wěn)定的±15V直流電源向所有需要直流電源的各控制單元供電，它由整流、濾波、穩(wěn)壓三個(gè)部分組成。</p><p>　　整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)ㄗ饔茫虼硕O管是組成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功

59、率（1kW）整流電路中，常見(jiàn)的集中整流電路有單向半波、全波、橋式和倍壓整流電路。本設(shè)計(jì)采用橋式整流電路，其主要特點(diǎn)如下：輸出電壓高，紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓較低，電源變壓器充分利用效率高。</p><p>　　濾波電路用于濾去輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩側(cè)并聯(lián)電容器；或在電路輸出端與負(fù)載見(jiàn)串聯(lián)電感L，以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路[10]。</p>&

60、lt;p>　　圖12 ±15V電源電路</p><p><b>　　5 結(jié)語(yǔ)</b></p><p>　　由于在啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三個(gè)階段，即電流上升階段、恒流升速階段和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。從啟動(dòng)時(shí)間上看，第二階段恒流升速是主要的階段，因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了電流受限制下的快速啟動(dòng)，利用了飽和非線性控制方法，達(dá)到“準(zhǔn)時(shí)間最

61、優(yōu)控制”。帶PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個(gè)特點(diǎn)，就是轉(zhuǎn)速必超調(diào)。在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR的作用是對(duì)轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)是無(wú)靜差，其輸出限幅決定允許的最大電流。ACR的作用是電流跟隨，過(guò)流自動(dòng)保護(hù)和及時(shí)抑制電壓的波動(dòng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知：?jiǎn)?dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流保持最大，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定電壓的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨電流外環(huán)