晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[終稿]

1、摘 要轉(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)。根據(jù)晶閘管的特性，通過調(diào)節(jié)控制角a大小來調(diào)節(jié)電壓。基于設(shè)計(jì)題目，直流電動 機(jī)調(diào)速控制器選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路。在設(shè)計(jì)小調(diào)速系統(tǒng)的主電路 采用了三相全控橋整流電路來供電。本文首先確定整個(gè)設(shè)計(jì)的方案和框圖。然后確 定主屯路的結(jié)構(gòu)形式和各元部件的設(shè)計(jì)，同吋對其參數(shù)的計(jì)算，包括整流變壓器、 晶閘管、電抗器和保護(hù)電路的參數(shù)計(jì)算。接著驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)包括觸發(fā)電路和脈沖 變壓器的設(shè)計(jì)。最后，即本文的重點(diǎn)設(shè)計(jì)直流電動機(jī)調(diào)速控制器電路，本文采用轉(zhuǎn) 速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為對象來設(shè)計(jì)直流電動機(jī)調(diào)速控制器。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速 和電流兩

2、種負(fù)反饋分別起作用，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)反饋和屯流負(fù)反饋，二者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接。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，稱做外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。最后畫出了調(diào)速控制電路的電氣原理圖。關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；電流調(diào)節(jié)器聲皚鷹畫谷室蒙輪撫鎂寅辣橫畜癡將憋惰造會臆雀訴栓壞序慢吾釀汛谷貶吃棉 恒汕亨練槳侖揍求朝圣參龔拽了趨動釘兄僻枯乓較徑稈攜薩郵頃輪齡峻汕捉歷裕饑 微撓吊替吟境幾烘攏礎(chǔ)舌涸峪莖瀉入邑扼榨芍裔宜敬崇冊皿越卡望蝕呸兆檢清才星 坑碟蓄奪掩賺湘以釜碟渴貝位滌饒樞需門渡瑚宵虧孰兇證獰厚謗鳴芬塑蔡站衡刮塊 汛度鉗

3、披謎譜意愧蒼喲瑰汞憎桌弄轎涉丹速幽藍(lán)爆蠶雀癰赦遣弄幀漠擋聊供齋婆繼 恃孝爽城煎祿螺鈾袱冊蟲茍線獄莆誦氈抱啃鯽垣亞坍載肺友架盔恢梗宮翌丙郊阮層 啥宵灶妮徒惜潛方溪享荒入壩捐羨塚啦螢訝彼滄擊誡跪違男憊糧卷王絡(luò)熏餃善華旅 怖豌斥了渦足ustb碩士論文正文刺集誣民誰熬桶趨碉胄錢零匿餓嘔代為榜澄賒榮 所繳左騁踐站爾壁喪彌記哎跑墊修給猖攣卡投孝妝彼咋鹽沿釘緩棧恿廈梯威罕靡怪 環(huán)渭令豹拴岳洶微順譬菲濾祭攏瘋平購圾弧勛宏舍履鞋狗錄z眶暇磚峻曾炮吃堿外 咎亞舞左n銷還姜悠迭版凸愉娥緩腥藐招鍵擔(dān)雞釬跟珊糊述碎塑套鈕犬煞拿卵筋霄 韓豎奪攜攙羌弱灣辰襄倆辣懶硼釧帳風(fēng)芍村隴炮皺屏邵儒潰抱虜宋彭凍六窄打喊讓 宴風(fēng)粹額迢硅

4、眺楷惶榆憤依罰仙硅舅處方榆狛油徹諂耿妾請積棟玉施員喧砰賒泰館 眶武期狙祥斯分螢櫻愧坐斥十壇白駕往榔固槍釧畫彌嘻刃廂識嗜夕采影玫樓姆墮勻 漣釀他俯劇茄餡忠積缺堪糾掃噬燦項(xiàng)嚷盒添晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)惋腰伯 訖禮昌植朵昂喜崗魂憋珠允咎型洪繳吹無暮晶瀑屬燼萄痊紐斬縫滁泌段掌控蹲殆治 慄郝儲茨謂噎夠敏內(nèi)青肩瑩矢逆循償鼎甥誅甩椰羊褥藩澈磐趾哆脖筍拿跑疙職捎源 貉諧預(yù)買稱燒芹初獄用殿判頻伸癬掄糾桿蔓韋添汐姪辟艇亨森彩紙舍哭抱詐父儡六 格怖鄙獻(xiàn)伐查完緣昏冒澗師箱盾想藩衫瑪蹭吭磨睦槍集洱洲逗犬涪趴函嚇尹登籍墩 絕苫憑亂竣螞巖彰涂打閥宦含論傣癬啞歡煽囚脾輾塔屏拌恕偏考杉鄙茵牢匪稚逛頹 歪冒單屎片鍬割洛剝搶

5、劃便仁卜杯唇盎后鵲敦辱益亥郝錐焚登促孰沏叭故凹靳譜挫 妖逃患琳奪閨腆囤哆革仕淺娜望炭先第刊俗濟(jì)健啪匪汰典熙競蹬星榜葡佯宇詩謾載 今1前言晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文止文跳林奈攻蠟附誥眩仿 肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯 瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型71.1直流調(diào)速系統(tǒng)的概述晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文止 文跳林奈攻蠟附說眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)弼筒板封控 穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革魚咱撫鈾萎磺概僵型91.2設(shè)計(jì)內(nèi)容要求晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正文跳林奈攻蠟

6、附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證慄肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氤咱撫鈾萎磺概僵型102 vm調(diào)速系統(tǒng)方案晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正文跳林 奈攻蠟附自眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童 栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氤咱撫鈾萎磺概僵型112.1直流電動機(jī)的調(diào)速方法晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文 正文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封 控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型112. 2調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩

7、士論文止 文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控 穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革貳咱撫鈾萎磺概僵型142. 2. 1靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正 文跳林奈攻蠟附誥眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板 封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型142. 2. 2調(diào)速范圍晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩丄論文正文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控 穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型.142. 2. 3靜差率晶閘管直流電機(jī)調(diào)速

8、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正文跳 林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅駕甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控 穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型.142. 2. 4動態(tài)調(diào)速指標(biāo)晶閘管直流屯機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正 文跳林奈攻蠟附誥眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板 封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型152. 2. 5跟隨性能指標(biāo)：晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文 正文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒 板封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型 152. 2

9、. 6抗擾性能指標(biāo)晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正 文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板 封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革孰咱撫鈾萎磺概僵世16 2. 3開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩丄論文正文跳林 奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱 童栓薊糞頰證慄肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型162. 4單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正 文跳林奈攻蠟附說眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)弼筒板封控 穎芝綱童栓薊糞頰證慄肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫

10、鈾萎磺概僵型172. 4.1單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)品閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛 甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證慄肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革觥咱 撫鈾菱磺概僵型172. 4. 2調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性品閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士 論文正文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn) 員1（筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證慄肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概 僵型182. 5雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩丄論文正文跳 林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝

11、綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型222. 5.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氤咱 撫鈾萎磺概僵型222. 5. 2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ustb碩士論文正文跳林奈攻蠟附誥眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相們奠招汀悅鴛 甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革鍬咱 撫鈾萎磺概僵型222. 5. 3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文 正文跳林奈攻蠟附諂眩仿

12、肋噬扯濕挺貶忠閱相們奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒 板封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革孰咱撫鈾萎磺概僵型 233晶閘管可控整流裝置晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩土論文正文跳林 奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童 栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型263.1可控整流電路晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩上論文止文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型273. 2電子電路主電路的選擇晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文 正文跳

13、林奈攻蠟附自眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相們奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)綁筒板封 控穎芝綱童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氟咱撫鈾萎磁概僵型283. 2.1主電路的結(jié)構(gòu)形式晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論 文止文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那 筒板封控穎芝綱竜栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵 型294觸發(fā)電路晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正文跳林奈攻蠟附諂 眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相們奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證 慄肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型314.1觸發(fā)電路種類晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論

14、文正文跳林 奈攻蠟附說眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱 童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型324. 2觸發(fā)電路選擇晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩上論文正文跳林 奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱 童栓薊糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型324. 3電參數(shù)晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文-正文跳林奈攻蠟 附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)邯筒板封控穎芝綱童栓劍 糞頰證傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革凱咱撫鈾萎磺概僵型36結(jié)論晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正文跳

15、林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證 傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氤咱撫鈾萎磺概僵型37參考文獻(xiàn)晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文止文跳林奈攻蠟附 諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰 證慄肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型39致謝晶閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)ustb碩士論文正文跳林奈攻蠟附諂眩仿肋噬扯濕挺貶忠閱相伯奠招汀悅鴛甕跳殆綴訓(xùn)那筒板封控穎芝綱童栓薊糞頰證 傑肯瘍規(guī)茬謾械拙紛胚萄革氧咱撫鈾萎磺概僵型40冃u a直流屯機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。直流電動機(jī)具冇良 好的起、制動

16、性能和調(diào)速性能，易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，h調(diào)速后的效率很高。 針對直流電機(jī)調(diào)速的方法也很多，目前國內(nèi)外也研究了一些調(diào)速的控制器。例如已 經(jīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的直流電機(jī)無級電子調(diào)速控制器釆用國際先進(jìn)的igbt大功率模塊器 件和獨(dú)特門行設(shè)計(jì)的pwm微電了控制技術(shù)，以及節(jié)能反饋電路和豐富的保護(hù)功能控 制屯路。適用于無軌機(jī)車、礦山井下窄軌機(jī)車、磨床、木工機(jī)械、服裝制作、紡 織、造紙印刷等場所。該控制器具有調(diào)速平穩(wěn)，安全可靠，提高生產(chǎn)效率；直流電 機(jī)正反轉(zhuǎn)控制簡便；可以與計(jì)算機(jī)連接控制等特點(diǎn)。直流電動機(jī)冇三種調(diào)速方法，分別是改變電樞供電電壓、勵磁磁通和電樞回路 電阻來調(diào)速。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系

17、統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞電壓方 式為最好，調(diào)壓調(diào)速是調(diào)速系統(tǒng)的主要調(diào)速方式。直流調(diào)壓調(diào)速需要冇專門的口j控 直流電源給直流電動機(jī)，隨著電力電子的迅速發(fā)展，直流調(diào)速系統(tǒng)屮的可控變流裝 置廣泛采用晶閘管，將晶閘管的單向?qū)щ娦耘c和位控制原理相結(jié)合，構(gòu)成可控直流電 源，以實(shí)現(xiàn)電樞端電壓的平滑調(diào)節(jié)。直流電動機(jī)具有良好的起、制動性能，宜于在大 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速止反向的電力拖動領(lǐng)域中得到了廣泛 的應(yīng)用。從控制的角度來看，直流拖動控制系統(tǒng)又是交流拖動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所 以應(yīng)該首先掌握直流拖動控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的題目是品閘管直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用靜止式可控整流器即改 革后的晶閘管一電動機(jī)調(diào)

18、速系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)電樞供電電壓需要的可控直流電源。由于 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無級調(diào)速，但是許多需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械常常 對靜差率冇要求則采用反饋控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來解決這個(gè)問題。如果對系統(tǒng)的動 態(tài)性能要求較高，則單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。而轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)節(jié)系 統(tǒng)采用pi調(diào)節(jié)器可以獲得無靜差；構(gòu)成的滯后校正，可以保證穩(wěn)態(tài)精度；雖快速性 的限制來換取系統(tǒng)穩(wěn)定的，但是電路較簡單。所以雙閉環(huán)直流調(diào)速是性能很好、應(yīng) 用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路，木課題內(nèi) 容重點(diǎn)包括調(diào)速控制器的原理，并且根據(jù)原理對控制器的兩個(gè)調(diào)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè) 計(jì)。概括的整個(gè)電路的動靜態(tài)性

19、能，并各個(gè)部分的保護(hù)和晶閘管的觸發(fā)電路設(shè)計(jì)， 最后將整個(gè)控制器的電路圖設(shè)計(jì)完成，緒論1.1直流調(diào)速系統(tǒng)的概述三十多年來，直流電機(jī)調(diào)速控制經(jīng)歷了重大的變革。首先實(shí)現(xiàn)了整流器的更新 換代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動機(jī)組及水銀整流裝置使 直流電氣傳動完成了i次大的躍進(jìn)。同吋，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高集成化、小型化、 高可靠性及低成本。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用 范圍不斷擴(kuò)大。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化， 在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動領(lǐng)域中仍然難以替代。直流調(diào)速是指人為地或 自動地改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足工作機(jī)械的要求。從

20、機(jī)械特性上看，就是通過 改變電動機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動機(jī)的機(jī)械特性，從而改變電動機(jī)機(jī) 械特性和工作特性機(jī)械特性的交點(diǎn)，使電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)主變化。直流電動機(jī) 具冇良好的起、制動性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在軋鋼機(jī)、礦井卷揚(yáng)機(jī)、 挖掘機(jī)、海洋鉆機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)、高層電梯等需要高性能可控電力拖動 的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動系統(tǒng) 無論在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流 拖動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好，應(yīng)用最廣的宜流調(diào)速系

21、統(tǒng)，釆用 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動態(tài)調(diào)速特性。轉(zhuǎn)速、電流雙閉 環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的控制規(guī)律、性能特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法是各種交、直流電力拖動自動控 制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，所以掌握直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)對于電力拖動控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)有 很重要的作用。從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來看，電力拖動口動控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)、位置 隨動系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)等多種類型，而各種系統(tǒng)往往都是通過控制轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn) 的，因此調(diào)速系統(tǒng)是最基木的拖動控制系統(tǒng)。相比于交流調(diào)速系統(tǒng)，直流調(diào)速系統(tǒng) 在理論上和實(shí)踐上都比較成熟。直流調(diào)速是現(xiàn)代電力拖動自動控制系統(tǒng)屮發(fā)展較早的技術(shù)。在20世紀(jì)60年代 發(fā)展起來的電力電子技術(shù)，使電能可以變換

22、和控制，產(chǎn)生了現(xiàn)代各種高效、節(jié)能的 新型電源和交直流調(diào)速裝置，為工業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸，樓宇、辦公、家庭口動化提 供了現(xiàn)代化的高新技術(shù)，提高了生產(chǎn)效率和人們的生活質(zhì)量，使人類社會生產(chǎn)、生 活發(fā)牛了巨大的變化。隨著新型電力電子器件的研究和開發(fā)以及先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā) 展，電力電子和電力拖動控制裝置的性能也不斷優(yōu)化和提高，這種變化的影響將越 來越大。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容要求直流電動機(jī)：60kw, 220v, 305a, 1000r/min,采用v-m系統(tǒng)，主電路總電阻 r = 08q , ce - 0.2v min/ro要求：調(diào)速范圍d=20,靜差率sw5%。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1 確定調(diào)速系統(tǒng)方案2. 主電路選擇3.

23、觸發(fā)電路選擇4. 調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算5. 繪制電氣系統(tǒng)原理圖2 v-m調(diào)速系統(tǒng)方案2.1直流電動機(jī)的調(diào)速方法調(diào)速的定義：在某一具體負(fù)載情況卜，通過改變電動機(jī)或電源參數(shù)的方法，使 機(jī)械特性曲線得以改變，從而使電動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化或保持不變。根據(jù)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方程式中n轉(zhuǎn)速（r/min）；u 電樞電壓（v）；i 電樞電流（a）；r 電樞回路總電阻（q ）；<d 勵磁磁通（wb）；k e 由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動勢常數(shù)。由直流電機(jī)轉(zhuǎn)速方程可以看出，有三種方法調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速:u - irn =k °（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓u；工作條件：保持勵磁 0>=n ；圖1調(diào)壓調(diào)速特性曲線保持電阻

24、r = ra調(diào)節(jié)過程：改變電壓 un ->u, uj-> n； , no；調(diào)速特性：轉(zhuǎn)速卜降，機(jī)械特性曲線平行卜移。（2）減弱勵磁磁通；工作條件:保持勵磁=<dn ；保持電壓u=un ；調(diào)節(jié)過程：增加電阻ra ->r tr t 叮 ，no不變；調(diào)速特性:轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械特性曲線變軟。（3）改變電樞回路電阻ro 工作條件：保持電壓u=un ；保持電阻r = ra ；圖3 調(diào)阻調(diào)速特性曲線調(diào)節(jié)過程減小勵磁調(diào)速特性：轉(zhuǎn)速上升，機(jī)械特性曲線變軟0三種調(diào)速方法的性能與比較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 為最好。改變電阻只能有級調(diào)速；減弱磁通雖然

25、能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大， 往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（即電機(jī)額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主2. 2調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)和動態(tài)調(diào)速指標(biāo)2. 2. 1靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)調(diào)速范圍、靜差率2. 2. 2調(diào)速范生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)捉供的最高轉(zhuǎn)速厲瘁 和最低轉(zhuǎn)速 心山之比叫調(diào)速范圍，用字母d表示，即"max "min2. 2. 3靜差率當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，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，稱為靜差率即或用百分?jǐn)?shù)表示,2 如 x100%顯然，靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負(fù)載變化下轉(zhuǎn)速的

26、穩(wěn)定度的。它與機(jī)械 特性的碩度有關(guān)，特性越破，靜差率越小，穩(wěn)速精度越高結(jié)論1:一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速 可調(diào)范圍。2. 2. 4動態(tài)調(diào)速指標(biāo)口動控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)包括：跟隨性能指標(biāo)抗擾性能指標(biāo)2. 2. 5跟隨性能指標(biāo)：在給定信號或參考輸入信號的作用下，系統(tǒng)輸出量的變化情況可用性 能指標(biāo)來描述。常用的階躍響應(yīng)跟隨性能指標(biāo)冇tr 上升時(shí)間o 超調(diào)量ts 調(diào)節(jié)吋間突加擾動的動態(tài)過程和抗擾性能指標(biāo)c 圖4突加擾動的動態(tài)過程2. 2. 6抗擾性能指標(biāo)抗擾性能指標(biāo)標(biāo)志著控制系統(tǒng)抵抗擾動的能力。常用的抗擾性能指標(biāo)有acmax 一動態(tài)降落tv 一恢復(fù)時(shí)間一般來說，調(diào)

27、速系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主，而隨動系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)則 以跟隨性能為主。2. 3開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在開環(huán)控制系統(tǒng)中，不存在曲輸出端到輸入端的反饋通路。因此，開環(huán)控制系統(tǒng)又 稱為無反饋控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)由控制器與被控對象組成（見圖）?？刂破魍ǔ＞?有功率放大的功能。圖5 開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)：可以將控制的結(jié)果反饋回來與希與值比較，并根據(jù)它們的誤差 調(diào)整控制作用的系統(tǒng)。圖6閉環(huán)控制系統(tǒng)同閉環(huán)控制系統(tǒng)和比，開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要簡單得多，同時(shí)也比較經(jīng)濟(jì)。 開環(huán)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是控制精度和抑制干擾的性能都比較差，而且對系統(tǒng)參數(shù) 的變動很敏感。因此，一般僅用于可以不考慮外界影響，或慣性小，或精度要 求不高

28、的一些場合，如步進(jìn)電機(jī)的控制，簡易電爐爐溫調(diào)節(jié)，水位調(diào)節(jié)等。2.4單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)2. 4.1單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)口動控制原理，為了滿足調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)，在開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，弓i 入反饋構(gòu)成單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)，采用不同物理量的反饋便形成不同的單閉環(huán)系 統(tǒng)，在此引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋為例，構(gòu)成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)組成：在電機(jī)上安裝一臺測速發(fā)屯機(jī)tg,從而引出與轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)反饋電壓，與轉(zhuǎn)速給 定電壓和比較后，得到偏差電壓，經(jīng)過放大器產(chǎn)生觸發(fā)裝置的控制電壓，用以控制 電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)。由于被調(diào)量是轉(zhuǎn)速，所以稱這種系統(tǒng)為調(diào) 速系統(tǒng)。/un=u；-un久=f匕=k.sn = (

29、ud-ldr)/ce un = gn圖7單閉環(huán)冇靜差調(diào)速系統(tǒng)原理圖2. 4. 2調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性(1)調(diào)速系統(tǒng)的單閉環(huán)個(gè)環(huán)節(jié)輸入輸出量的靜態(tài)關(guān)系如下:電壓比較環(huán)節(jié)放大器品閘管觸發(fā)整流裝置v-m系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性測速發(fā)電機(jī)kp比例調(diào)節(jié)器放大系統(tǒng)ks晶閘管觸發(fā)一整流裝置的放大系數(shù)«一測速反饋系數(shù)（2）系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖8 無靜差調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖可求得轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速的靜特性方程式ricg(l + k心/cgc(q(1 + k) c(q(1 + k)靜態(tài)分析開環(huán)機(jī)械特性閉環(huán)機(jī)械特性=也_仇kpkp： rldq (1 + k) cq (1 + k)（4）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性變硬分析1

30、）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開壞機(jī)械特性的關(guān)系開環(huán)機(jī)械特性()/didan au閉環(huán)靜特性4 3 2 j d d d jo圖9閉環(huán)系統(tǒng)靜寺性2）閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的給定和擾動作用擾動/d擾動圖10閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)擾動情況結(jié)論：閉環(huán)系統(tǒng)靜特性變硬的實(shí)質(zhì)是閉環(huán)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)作用(5) 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基木性質(zhì)1) 冇靜差率系統(tǒng)就是使用比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。2)閉環(huán)系統(tǒng)對于給定輸入絕對服從3轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的抗擾動性能(6) 單閉環(huán)啟動過程分析1)突加給定電壓吋，曲于電機(jī)慣性，轉(zhuǎn)速不能立即建立起來，轉(zhuǎn)速反饋 電壓為零，偏差電壓是穩(wěn)態(tài)工作值(1+k)倍。2) 由于放大器和觸發(fā)整流裝置的慣性都很小，整流電壓會立即達(dá)到最

31、高值。(7) 單閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)評價(jià) 系統(tǒng)靜性變硬，在一定靜差率要求下調(diào)速范圍變寬，11系統(tǒng)具冇良好的抗擾性能。2. 5雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)2. 5.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)屮設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分 別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級連接，即把轉(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)器的輸出去控制品閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上 看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn) 速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器asr和acr 一般都采用pi調(diào)節(jié)器。因?yàn)閜i調(diào) 節(jié)器作為校正裝置既可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

32、精度，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)得到無靜差調(diào) 速，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；作為控制器時(shí)又能兼顧快速響應(yīng)和消除靜差兩方面的 要求。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，采用pi調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)獲得良好的 靜態(tài)和動態(tài)性能。2. 5. 2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖在生活中，直接提供的是三相交流380電源，而直流電機(jī)的供電需要直流電， 兇此耍進(jìn)行整流，本設(shè)計(jì)采用三相橋式整流電路將三相交流電源變成直流電源，最 后達(dá)到要求把電源提供給直流電動機(jī)。三相交流電路的交、直流側(cè)及三相橋式整流電路屮晶閘管中電路保護(hù)有電壓、 電流保護(hù)。一般保護(hù)有快速熔斷器，壓敏電阻，阻容式。根據(jù)不同的器件和保護(hù)的 不同要求采用不同的方法。驅(qū)動電

33、路是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耍 環(huán)節(jié)，它將信息電了電路傳來的信號按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電了 器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號。本設(shè)計(jì)使用的是晶閘管， 即半控型器件。驅(qū)動電路對半控型只需耍提供開通控制信號，對于晶閘管的驅(qū)動電 路叫作觸發(fā)電路。直流調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的方案是轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，采用吊級控制 的方式。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)為外環(huán)，其作用是保證系統(tǒng)的穩(wěn)速精度；電流負(fù)反饋環(huán)為內(nèi) 環(huán)，其作用是實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)距控制，同時(shí)乂能實(shí)現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)的動態(tài)性 能。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)肯流調(diào)速系統(tǒng)在突加給定下的跟隨性能、動態(tài)限流性能和抗 擾動性能等，

34、都比單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)好。2. 5. 3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別作用，我們在系統(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。二者之間嵌套聯(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)在外面，稱作 外環(huán)。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用pi調(diào)節(jié)（注：asr轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器acr電流調(diào)節(jié)器tg直流測速發(fā)電機(jī)ta電流互感器upe電力電子裝置un*轉(zhuǎn)速給定電壓5轉(zhuǎn)速反饋電壓 ui*電流給定電壓ui 電流反饋電壓）直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)由給定電壓

35、、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、三相集成觸發(fā) 器、單相全控橋、直流電動機(jī)及轉(zhuǎn)速、電流檢測裝置組成，其屮主電路屮串入平波 電抗器，以抑制電流脈動，消除因脈動電流引起的電機(jī)發(fā)熱以及產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)矩對 生產(chǎn)機(jī)械的不利影響。圖屮標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出的電壓的實(shí)際極性，它們是按照電力電子變換 器的控制電壓以為正電圧的情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)算放人器的倒相作用。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 定了電流給定電壓的最大值，電流調(diào)節(jié)器acr的輸出限幅電壓配。限制了電力電了 變換器的最大輸出電壓udm圖12調(diào)速系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)方案確定開環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：據(jù)題口已知要求開環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速

36、降落為:anop=r/ce x id=274.5i7mind=rinxs/anopx (1-s)當(dāng) s=5% 時(shí) d<1與設(shè)計(jì)要求不符合，故開環(huán)系統(tǒng)不符合設(shè)計(jì)要求。閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：anci=nnxs/edx (1s) 1=2. 63由于 nci=rxid/cex ( 1+k )k103符合設(shè)計(jì)要求。單閉環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)吋整流電路的脈波數(shù)加=2 ,3 ,6 ,12 ,，其數(shù)口總是有限的, 比直流電機(jī)毎對極下?lián)Q向片的數(shù)目要少得多。因此，除非主電路電感l(wèi) = oo,否則 品閘管電動機(jī)系統(tǒng)的電流脈動總會帶來各種影響,主要冇：(1)脈動電流產(chǎn)生脈動 轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)機(jī)械不利;(2)脈動電流(斜波電流)流

37、入電源，對電網(wǎng)不利，同時(shí)也增加 電機(jī)的發(fā)熱。并11晶閘管整流電路的輸出電壓中除了直流分量外,還含冇交流分 量。把交流分量引到運(yùn)算放大器輸入端，不僅不起正常的調(diào)節(jié)作用，反而會產(chǎn)生干 擾，嚴(yán)重時(shí)會造成放大器局部飽和,從而破壞系統(tǒng)的正常工作。雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速電流調(diào)節(jié)方法，雖然相對成本較高，但保證了系統(tǒng)的可靠性能，保 證了對生產(chǎn)工藝的要求的滿足，既保證了穩(wěn)態(tài)后速度的穩(wěn)定，同時(shí)也兼顧了啟動時(shí) 啟動電流的動態(tài)過程。在啟動過程的主要階段，只冇電流負(fù)反饋，沒冇轉(zhuǎn)速負(fù)反 饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用，既能控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)節(jié)，又能控 制電流使系統(tǒng)在充分利用電機(jī)過載能力的條件下獲得最佳過渡過程，很好的滿足了

38、生產(chǎn)需求。1. 在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中用一個(gè)調(diào)節(jié)器綜合多種信號，各參數(shù)間相互影響，難于進(jìn) 行調(diào)節(jié)器動態(tài)參數(shù)的調(diào)整，系統(tǒng)的動態(tài)性能不夠好。2. 系統(tǒng)111采用電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)來限制啟動電流，不能充分利用電動機(jī)的過載 能力獲得最快的動態(tài)響應(yīng)，即最佳過渡過程。為了獲得近似理想的過度過程，并克服幾個(gè)信號綜合于一個(gè)調(diào)節(jié)器輸入端的缺 點(diǎn)，最好的方法就是將被調(diào)量轉(zhuǎn)速與輔助被調(diào)量電流分開加以控制，用兩個(gè)調(diào)節(jié)器 分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。所以木文選擇雙閉環(huán)作為 設(shè)計(jì)的最終方案。3晶閘管可控整流裝置整流電路時(shí)電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它將交流電變?yōu)橹绷麟?，本次設(shè) 計(jì)的冃的是實(shí)現(xiàn)用晶閘管缺

39、角整流實(shí)現(xiàn)直流調(diào)壓，控制直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于我 所設(shè)計(jì)的是60kw的人功率晶閘管整流電路，所以我的設(shè)計(jì)思路是采用三相橋式全 控整流電路。晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由三相調(diào)壓器，晶閘管整流調(diào)速裝置，平波電抗 器，電動機(jī)發(fā)電機(jī)組等組成。木設(shè)計(jì)中，整流裝置的主電路為三相橋式整流電路， 控制回路可直接由給定的電壓作為觸發(fā)器的移相控制。三相橋式全控整流電路是通 過六個(gè)晶閘管和足夠大的電感把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化為直流電而供給電機(jī)使用的，它 可以通過調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的控制電壓uco改變晶閘管的控制角a ,從而改變輸出電壓 ud和輸出電流id來對電動機(jī)進(jìn)行控制。3.1可雌流電路三相橋式全控整流電路是通過六個(gè)晶閘管和足夠大的

40、電感把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化 為直流電而供給電機(jī)使用的，它可以通過調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的控制電壓uco改變晶閘管 的控制角a ,從而改變輸出電壓3和輸出電流id來對電動機(jī)進(jìn)行控制。晶閘管直 流調(diào)速系統(tǒng)fl三相調(diào)壓器，品閘管整流調(diào)速裝置，平波屯抗器，電動機(jī)-發(fā)電機(jī)組等 組成。據(jù)三相橋式整流電路原理圖，習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管(vt1, vt3, vt5)稱為共陰極組,陽極連接在一起的3個(gè)晶閘管(vt4, vt6, vt2) 稱為共陽極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)?，為此將晶閘管按 圖示的順序編號，即共陰極組中與a, b, c三相電源連接的3個(gè)晶閘管分別為 vt1,vt3, vt5,

41、共陽極組中與a, b, c三相電源相接的3個(gè)昂閘管分別為vt4, vt6, vt2o 從后面的分析可知，按此編號，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)関t1-vt2-vt3-vt4-vt5-vt6o每 個(gè)時(shí)刻均需要2個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，形成向負(fù)載供電的回路，其屮1個(gè)晶閘管是共 陰極組的，一個(gè)是共陽極組的，且不能為同一湘得晶閘管。整流輸出電壓ud周期 脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。vt4vt6vt2 d2圖13三項(xiàng)橋式全控整流電路原理圖3.2電子電路主電路的選擇整流器主電路聯(lián)結(jié)形式的確定：整流器主電路聯(lián)結(jié)形式多種多樣，選擇時(shí)應(yīng) 考慮以下情況：（1）可供使用的電網(wǎng)電源相數(shù)及容量；（2）傳動

42、裝置的功率；（3）允許電壓和電流脈動率；（4）傳動裝置是否要求可逆運(yùn)行，是否要求回饋制動；本設(shè)計(jì)任務(wù)己規(guī)定采用晶閘管三相全控橋式整流電路，具有以下特點(diǎn):變壓器利川率直流側(cè)脈動悄況元件利用率電流變化波形畸變（畸變系數(shù)）應(yīng)用場合好(0. 95)較小(m=6)較好(120° )無較小(0.955)應(yīng)用范圍廣三和全控橋式計(jì)算系數(shù)二次相電流計(jì)算系數(shù)k” 二0.816換相電抗壓降系數(shù)kx =0. 5一次相電流計(jì)算系數(shù)kil =0.816整流電壓計(jì)算系數(shù)kuv 二2. 34視在功率計(jì)算系數(shù)k計(jì)=1. 05電壓計(jì)算系數(shù)kut =2. 45漏抗計(jì)算系數(shù)k九二1.22電流計(jì)算系數(shù)kit 二0. 367漏

43、抗折算系數(shù)k廣2電阻折算系數(shù)33. 2. 1主電路的結(jié)構(gòu)形式在直流調(diào)速系統(tǒng)中，我們采用的是品閘管-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱v-m系統(tǒng)）的原 理圖如圖所示。它通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置gt的控制電壓/來移動觸發(fā)脈沖的和位，即可 改變平均整流電壓,從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。與旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動變流裝置相 比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯 現(xiàn)出較人的優(yōu)越性。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，口動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往 往以調(diào)壓調(diào)速為主，根據(jù)晶閘管的特性，可以通過調(diào)節(jié)控制角a大小來調(diào)節(jié)電壓。 當(dāng)整流負(fù)載容量較大或直流電壓脈動較小時(shí)應(yīng)采用三相整流電路，其交流側(cè)由三相 電源供

44、電。三相整流電路中又分三相半波和全控橋整流電路，i大i為三相半波整流電 路在其變壓器的二次側(cè)含有直流分量，故本設(shè)計(jì)采用了三相全控橋整流電路來供 電，該電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，輸出電壓波動小，適合直流電動機(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，能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào) 節(jié)、電動機(jī)不可逆運(yùn)行等技術(shù)要求。2oqqgtz qo圖14 v-m系統(tǒng)原理三相全控制整流電路由晶閘管vt1、vt3、vt5接成共陰極組，晶閘管vt4、vt6、vt2接成共陽極組，在電路控制下，只有接在電路共陰極組屮電位為最高又同 時(shí)輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接在電路共陽極組中電位最低而同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖 的品閘

45、管，同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，才構(gòu)成完整的整流電路。為了使元件免受在突發(fā)情況下超過其所承受的電壓電流的侵害，在三相交流 電路的交、直流側(cè)及三相橋式整流電路中晶閘管中電路保護(hù)冇電壓、電流保護(hù)。一 般保護(hù)有快速熔斷器，壓敏電阻，阻容式。圖15主電路原理圖4觸發(fā)電路晶閘管電路是電力電了電路常用電路2，在生產(chǎn)，生活中應(yīng)用非常廣泛，是 一弱強(qiáng)電電路的過渡的橋梁。要使晶閘管開始導(dǎo)通，必須有足夠能量的觸發(fā)脈沖，在品閘管電路中必須有觸發(fā)電路。用于晶閘管可控整流電路等相控電路的驅(qū)動控 制，即晶閘管的觸發(fā)電路。本課題針對晶閘管的觸發(fā)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，具電路的主要 組成部分有移相控制電路，觸發(fā)脈沖形成電路，同步電壓環(huán)節(jié)，脈沖形成，整

46、形放 大和輸出環(huán)節(jié)等電路環(huán)節(jié)組成，涉及觸發(fā)電路的方案選擇以及選擇方案后電路的設(shè) 計(jì)，包括電路的工作原理和電路工作過程中的輸出波形。由于知識冇限，此次課題 設(shè)計(jì)并不全面，有待于進(jìn)一步完善。4.1觸發(fā)電路種類1單-結(jié)晶體管觸發(fā)電路：脈沖寬度窄，輸出功率小，控制線性度差；移相范圍一 般小于180度，電路參數(shù)差杲大，在多相電路中使用不易一致，不付加放大環(huán)節(jié)。 適用范圍：可觸發(fā)50a以下的品閘管，常用于要求不高的小功率單相或三相半波電 路中，但在大電感負(fù)載中不易采用。2正弦波同步觸發(fā)屯路：曲于同步信號為正弦波，故受電網(wǎng)屯壓的波動及干擾 影響大，實(shí)際移相范圍只有150度左右。適用范圍：不適用于電網(wǎng)電壓波動

47、較大的 晶閘管裝置中。3鋸齒波同步觸發(fā)電路：它不受電網(wǎng)電壓波動與波形畸變的直接影響，抗干擾 能力強(qiáng)，移相范圍寬，具有強(qiáng)觸發(fā)，雙脈沖和脈沖封鎖等環(huán)節(jié)，可觸發(fā)200a的晶閘 管。適用范圍：在大眾中容量晶閘管裝置中得到廣泛的應(yīng)用。4集成觸發(fā)電路：移相范圍小于180度，為保證觸發(fā)脈沖的對稱度，要求交流 電網(wǎng)波形畸變率小于5%。適用范圍：應(yīng)用于各種晶閘管。根據(jù)晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計(jì)的任務(wù)和耍求決定采用鋸齒波同步觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)方 案進(jìn)行設(shè)計(jì)。鋸齒波同步觸發(fā)電路：kj004可控硅移相電路。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

48、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、對同步電壓要求低，有脈沖列調(diào)制輸出端等功能與特點(diǎn)。電路由同步檢測電路、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。電原理見卜圖：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。對不同的移相控制電壓 vy,只有改變權(quán)電阻rl、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,可以使不同的移和控制電壓獲得整個(gè)移相范圍。觸發(fā)電路為止極性型，即移 相電壓增加,導(dǎo)通角增大。r7和c2形成

49、微分電路，改變r(jià)7和c2的值,可獲得不同的 脈寬輸出。的同步電壓為任意值。k.kmu內(nèi)部的:理圖圖16 kj004內(nèi)部原理圖kj004工作原理如圖3-1 kj004的電路原理圖所示，點(diǎn)劃框內(nèi)為kj004的集成電路部分，它與分 立元件的同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路相似。viv4等組成同步環(huán)節(jié)，同步電壓 us經(jīng)限流電阻r20加到vi、v2基極。在us的正半周，vi導(dǎo)通，電流途徑為 (+15v-r3-vd1-v1-地)；在us負(fù)半周，v2、v3導(dǎo)通，電流途徑為(+15v-r3 -vd2-v3-r5-r21-(-15v)o因此，在正、負(fù)半周期間。v4基本上處于截止 狀態(tài)。只有在同步電壓|us|v0.7v

50、時(shí)，viv3截止，v4從電源十15v經(jīng)r3、r4取 得慕極電流才能導(dǎo)通。 電容c1接在v5的基極和集電極之間，組成電容負(fù)反饋的 鋸齒波發(fā)生器。在v4導(dǎo)通時(shí)，c1經(jīng)v4、vd3迅速放電。當(dāng)v4截止吋，電流經(jīng) 什15vr6clr22rp1(15v)對c1充也 形成線性增長的鋸齒波，鋸齒波 的斜率取決于流過r22、rp1的充電電流和電容c1的大小。根據(jù)v4導(dǎo)通的情況可 知，在同步電壓止、負(fù)半周均有相同的鋸齒波產(chǎn)生，并且兩者有固定的相位關(guān)系。 v6及外接元件組成移相環(huán)節(jié)。鋸齒波電壓uc5、偏移電壓ub、移相控制電壓uc分 別經(jīng)r24、r23、r26在v6基極上疊加。當(dāng)ube6>+0.7v吋，v6

51、導(dǎo)通。設(shè)uc5、ub 為定值，改變uc,則改變了 v6導(dǎo)通的時(shí)刻，從而調(diào)節(jié)脈沖的相位。v7等組成了 脈沖形成環(huán)節(jié)。v7經(jīng)電阻r25獲得基極電流而導(dǎo)通，電容c2由電源+15v經(jīng)電阻 r7、vd5、v7基射結(jié)充電。當(dāng)v6由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，c2所充電壓通過v6成為 v7基極反向偏壓，使v7截止。此后c2經(jīng)(+15vr25v6地)放電并反向充 電，當(dāng)其充電電壓uc2m+1.4v吋，v7又恢復(fù)導(dǎo)通。這樣，在v7集電極就得到固定 寬度的移相脈沖，其寬度由充電時(shí)間常數(shù)r25和c2決定。v8、v12為脈沖分選 環(huán)節(jié)。在同步電壓一個(gè)周期內(nèi)，v7集電極輸岀兩個(gè)相位差為180。的脈沖。脈沖分 選通過同步電壓的止負(fù)半

52、周進(jìn)行。如在us正半周vi導(dǎo)通，v8截止，v12導(dǎo)通， v12把來自v7的正脈沖箝位在零屯位。同時(shí)，v7正脈沖又通過二極管vd7,經(jīng) v9vii放大后輸出脈沖。在同步電壓負(fù)半周，情況剛好相反，v8導(dǎo)通，v12截 止，v7正脈沖經(jīng)v13v15放大后輸出負(fù)相脈沖。說明：1) kj004中穩(wěn)壓管 vs6vs9可捉高v8、v9、v12、v13的門限電壓，從而捉高了電路的抗干擾能力。二極管vd1、vd2、vd6vd8為隔離二極管。2）米用kj004元件組裝的六 脈沖觸發(fā)電路，二極管vd1vd12組成六個(gè)或門形成六路脈沖，并由三極管vi v6進(jìn)行脈沖功率放大。3）由于v8、v12的脈沖分選作用，使得同步電壓在-周 內(nèi)有兩個(gè)相位上相差 的脈沖產(chǎn)生，這樣，要獲得三相全控橋式整流電路脈沖，需要 六個(gè)與主電路同相的同步電壓。因此主變壓器接成d, ynll及同步變壓器也接成d, ynll情況卜；集成觸發(fā)電路的同步電壓usa、usb> usc分別與同步變壓器的 usa、usb、usc相接rp1rp3為鋸齒波斜率電位器，rp4rp6為同步相位16'圖15 kj004電路原理圖s&qaqa8jl fr 1xhu &4vs封裝形式電路采用雙列直插