電力拖動課程設(shè)計 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 賀麗麗 21

電力拖動課程設(shè)計

雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 賀麗麗21電力拖動課程設(shè)計

雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 賀麗麗21題 目： 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名： 賀麗麗學(xué) 號： 090402241學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院班 級： A09

電氣（2）班指導(dǎo)教師： 聶振宇浙江海洋學(xué)院教務(wù)處2012

年

9

月

28

日

2%）；

i

5% I

R

ASR

ACR

V

雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計摘要直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中已速控制器選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路，是性能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)，包括主電路和控制回路,

和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，對其進(jìn)行計算。關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器目錄

......................

2

........................

3

.....................................

4.....................................

5

.............................

6

...............................

6

.........................................................................................

.....................................................................................

................................................

.................................................................................

..............................................................................

.......................................................................

...............................................................................................

..........................................................

.........................................................................

.........................................................................

................................

18

..................................

181、

整體方案設(shè)計思路行過流保護(hù)。2、

設(shè)計原理分析雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計采用靜止式可控整流器即改革后的晶閘管—電動機(jī)調(diào)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。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用

PI

調(diào)能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。計。

本設(shè)計采用了三相全控橋整流電路來供電，成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣，能實現(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。主電路原理圖如圖

2.1.1

所示。L7

R1

R2

R3F4FUSE

C2

F6FUSE

C3

F7FUSE

C4 F1L1

L4F2

ROV4

L2

L5FUSE

F3L3

L6FUSE

FUSE

R4

R5

R6F5FUSE

C7

F8FUSE

C6

F9FUSE

C5ROV1 ROV2 ROV3圖

2.1.1

主電路原理圖主電路采用了三相全控橋整流電路來供電；保護(hù)，一次側(cè)加裝熔斷器進(jìn)行過流保護(hù)。變流變壓器的設(shè)計：的互相干擾。精確計算

U

要考慮以下要素。a)不同主電路接線方式和負(fù)載性質(zhì)。b)電網(wǎng)電壓波動。c)變壓器的漏抗。d)降。(1)變流變壓器二次相電壓有效值

：

r

r

I

d

r

I

Id

I

N

p

p

C

d

d

r已知

=440V N

=

I

N

aN

=（105/330）*0.1=0.032r=p（0.64-0.1）=0.172

I

N

N

=

（

105/330

）

*I

dId

=1.8

=3

A=2.34=0.9*0.866=0.779 C=0.5=0.9*0.866=0.779 C=0.5 =5

所以可計算得

=231.384V

取值為=240V(2)變流變壓器容量

S：

dm

dm

L

*I

mU

I

m

I

m

I

=

m

(

K *I )

m

(

K *I

*) I d

I n取 125KVA 整

流

變

壓

器

，

選

擇

型干式變壓器。電抗器的設(shè)計：直流側(cè)電抗器的主要作用為限制直流電流逆系統(tǒng)中限制環(huán)流；限制直流側(cè)短路電流上升率。(1)直流側(cè)電抗器的設(shè)計：限制輸出電流脈動的電感量

Lm

的計算 * * mHmd i d使輸出電流保持連續(xù)的臨界電感量

LLL

K

*

/IL L

Id

Idn

mH*

以上計算的

Lm

和

L

包括了電動機(jī)電樞電感L，量

L

和折算到變流變壓器二次側(cè)的每相繞組漏D電感

L，所以上面算得的

Lm

和

L應(yīng)扣除

L和

LB L D B，才是實際的限制輸出電流脈動的電感量

Lma

和電流保持連續(xù)的臨界電感量

L

.La

IL

Ima

L

(

L

L

)

L

(

K

*

Nm

m

N

K

*

K

*

)N*

mH

*3.9*

*

)**

I

L

(

L

L

)

L

(

K

*

NL

L

N

K

*

K

*

)N

*

*

*

*

)**

*

mH取

L=12

mH

電感，電

樞

回

路

總

電

感

為mH

L

L

(

L

L

)

=

(2)晶閘管額定電壓,額定電流的計算d

*d

*

I

*

*

NI *

~

~

I

額定電流取

50A ~3)*

*

~ 額 定電壓取

1200V則晶閘管選取

KP-50IT(AV)：50A；

V

：100~2000V；

I

≤20A；

I ≤200A；

V

≤3.0V

2.2.1

三相交流電路的一次側(cè)過電流保護(hù)本設(shè)計選用快速熔斷器進(jìn)行三相交流電路的串聯(lián)，保護(hù)原理圖如下圖

2.2.1：圖

2.2.1

一次側(cè)快熔過電流保護(hù)一次側(cè)電流= 取一次側(cè)電流= 取

300A作電壓的有效值。一次側(cè)線電壓

380V，故熔斷器電壓選擇

500V。b)熔斷器的額定電流應(yīng)大于熔體的額定電流。c

）熔體的額定電流

I

可按下式計算

I

I

I =100A

I又

I

，即 =100A

II

即在三相交流電路變壓器的一次側(cè)的每一相選擇

117RSO-300

型快速熔斷器，該產(chǎn)品選用95%AL203

瓷管，接觸面鍍銀。117RSO-300

額定電流

100A，額定電壓

500V。2.2.2

交流側(cè)過電壓保護(hù)繞組為△—Y

聯(lián)結(jié)，在變壓器交流側(cè)，采用阻容吸收裝置進(jìn)行過電壓保護(hù)，保護(hù)原理圖如下圖2.2.2：圖

2.2.2

交流側(cè)阻容吸收過電壓保護(hù)由表格得K

e

*

C

K

b

NN I

取

15

**

**

*

Wr

取

因此選擇阻值

15Ω，功率

500W

的電阻；容量為

36μ

f

的電容。2.2.3

直流側(cè)過電壓保護(hù)整流器直流側(cè)在快速開關(guān)斷開或橋臂快速熔斷等情況，也會在

A、B

之間產(chǎn)生過電壓，可以收裝置來解決過電壓問題，其電路圖如圖2.2.3所示圖

2.2.3

直流側(cè)硒堆吸收過電壓保護(hù)N

N

~取

18

片

~*N

~

~

~ 硒

片

面

積

i

I

***

cm

取

15cm

2.2.4

晶閘管過壓保護(hù)本設(shè)計采用如圖2.2.4阻容吸收回路來抑制過電壓。圖

2.2.4

晶閘管過壓保護(hù)C

~

I0.33

~

~

取

~

~*

~

取C

C

~

~

LK

~

取I

*50*

P

I

*

W 取

因此選擇阻值

100Ω，功率

2W

的電阻；容量為

0.33μ

F

的電容。

集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，已逐步取代分立式電路。目前國內(nèi)常用的有

KJ系列和

KC

KJ

系列三相全控橋的集成觸發(fā)器，如圖

2.3.1

所示。 (15~10腳為6路雙脈沖輸出) (1~3腳為6路單脈沖輸入)圖

2.3.1

三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路加上

6

個脈沖變壓器用于完成觸發(fā)脈沖信號之間的阻抗匹配，并實現(xiàn)弱電回路（觸發(fā)回路）和強(qiáng)電回路（晶閘管主電路）之間的電隔離。如圖

2.3.2。

+

VS

A

B

R

u

R

u

VIV

V

Vup

VV

V

V

u

u

XY

圖

2.3.2

同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路

2.4.1

電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計（1）確定時間常數(shù)表

2.4.1 各種整流電路的失控時間（f=50Hz）整流電路

最大失控時

平均失控形式單相半波單相橋式

間

2010

/ms

時間

/ms105三相半波三相橋式、六相半波

6.673.33

3.331.67由上表

2.4.1

Ts=0.0017s。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（~

）T=3.33ms，因此取電流濾波時間常數(shù)

Toi=2ms=0.002s

。電流環(huán)小時間常數(shù)之和

i（2）選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求δi<5%

I

PI

型調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為

()

K

(

K

Wi

i

i------電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；i-------電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。i檢查對電源電壓的抗擾性能：

l

L

L

(

L

L

)

li

P72

表的典型

I

型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標(biāo)都是可以接受的。電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：

。（電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：

。

i l電流環(huán)開環(huán)增益：要求δi<5%時，取K

I i

，因此K

I

i又

I

N

*

K

K

i

I

i

K

*

a)校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件（4a)校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件電流環(huán)截止頻率：

K

I

滿足近3*

3*

滿足近似條件

TT

*c)電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件b)校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 m

l

（5）計算調(diào)節(jié)器電阻和電容

滿足近似條件圖

2.4.1

含給定濾波與反饋濾波的

PI

型電流調(diào)節(jié)器圖中

*為電流給定電壓，-

I

為電流負(fù)反饋i d電壓

。按所用運(yùn)算放大器取

R=40k，各電阻和電容值計算如下：

K

*

i i o

取

60

ii

i

F

F

取

0.55

F

F

F

取

0.2指標(biāo)為

i

，滿足設(shè)計要求。2.4.2

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計（1）確定時間常數(shù)由前述已知，

K

I i

KiI

，則電流環(huán)等效時間常數(shù)根據(jù)所用測速發(fā)電機(jī)紋波情況，取轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)

.K轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)K

I（2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計要求，選用

PI

調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為

W

()

K(

（3）計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)表

2.4.2 典型

II

型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系(參數(shù)關(guān)系符合最?。蚿

準(zhǔn)則）C

h/C

b

3

4

5

6

7

8

9

1072.77.81.84.86.88.89.90.20%50%20%00%30%10%60%80%2.42.72.83.03.13.23.33.4

/m

5

0

5

0

5

5

0

0

/

13.10.8.812.16.19.22.25.60

45

0

95

85

80

80

85按抗擾性跟隨性能都較好的原則，

取h＝5，則

ASR

的超前時間常數(shù)為

n

=h

=5

n則

轉(zhuǎn)

速

環(huán)

開

環(huán)

增

益K

N

又

電

動

勢

常

數(shù)

e

*I

N

N

r轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

/

N

r

*IN 可求得

ASR

比例系數(shù)為hK

h

h（4）校驗近似條件

*

*

*5*

轉(zhuǎn)速截止頻率為

轉(zhuǎn)速截止頻率為

K

K

N

a）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為 KI

i

滿足簡化條件b）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為 KI

on

滿足近似條件（5）計算調(diào)節(jié)器電阻和電容圖

2.4.2

含給定濾波與反饋濾波的

PI

型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器圖中

*為轉(zhuǎn)速給定電壓，-

為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋

，則i根據(jù)上圖

2.4.2

所示，取

K

*

n n o380

取

F

F

取

0.035C

F

F取F（6）校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量表

2.4.3

典型

II

型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)（按M

準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系）rh 3 4 5 6 7 8 9

1052.43.37.33.29.27.25.23.

/

r

/

60%60%60%20%80%20%00%30%2.62.8

3.32.4

3

3.13.23.35

5

512.11.9.510.11.12.13.14.15

65

5

45

3

25

25

2當(dāng)

h=5

時，查上表2.4.3

得，k 3 2 2