V-M雙闭环不可逆直流调速系统设计.doc

1 前言 直流电动机拖动控制系统在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。这主要由于直流电机具有良好的起，制动性能，宜于在大范围内平滑调速，并且直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。 由于要对电机进行稳定的转速控制，双闭环直流调速系统是现今在工业生产中应用最广泛的调速装置。该装置转速控制稳定，抗干扰能力强但由于直流系统的本身缺陷为得到较大的调速范围自动控制的直流调速系统往往采用变压调速为主。而在变压整流装置中应用最广的是三相全控桥式整流。这是用于三相全控桥式整流器输出直流电流的谐波小，脉动电流小，电流连续性好，往往只需要平波电抗器就可以输出稳定直流。可保证电机稳定运行不会有较大的脉动转矩，不仅保证了拖动系统的稳定同时对直流电机的损耗也小。本设计主要根据直流电机参数确定变压器，整流电路的相关参数，并且按照控制要求设计双闭环控制系统的结构及参数。 2主电路结构选择 目前具有多种整流电路，但从有效降低脉动电流保证电流连续和电动机额定参数的情况出发本设计选用三相桥式全控整流电路，其原理如图2-1所示，习惯将其中阴极连接在一起到3个晶闸管（）称为共阴极；阳极连接在一起的3个晶闸管（）称为共阳极，另外通常习惯晶闸管从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a,b,c三相电源相接的3个晶体管分别是,共阳极组中与a,b,c三相电源相接的3个晶闸管分别是。 图2-1 三相桥式全控整流电路原理图 其工作特点为：1）每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中1个晶闸管是共阴极组的，1个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。2)6个晶闸管的触发脉冲按的顺序相为、位依次相差；共阴极组的脉冲依次差，共阳极组也依次差;同一相的上下两个桥臂即与，与，与脉冲相差。3）整流输出电压一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样。4）在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为保证电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。 2.1 变压器参数计算 由于整流输出电压的波形在一周期内脉动6次的波形相同，因此在计算时只需对一个脉冲进行计算。由此得整流输出平均电压 （） 显然=440V，如果忽略晶闸管和电抗器的压降，则可以求得变压器副边输出电压=217.1V 取=220V (通常取导通角为) 副边输出有效电压为=311.1V 副边输出有效电流=179.5A 考虑电机过载系数为那么输出电流应可以达到270A 变压器容量为311270=145.43KVA 考虑到晶闸管和电抗器的压降，变压器本身的漏磁，并根据变压器应留有一定裕量的原则。应选择参数为额定容量为200KVA，副边输出额定电流为250A的变压器 2.2 平波电抗器参数计算 在V-M系统中，脉动电流会增加电机的发热，同时也产生脉动转矩，对生产机械不利，为了避免或减轻这种影响，须设置平波电抗器。平波电抗器的电感量一般按低速轻载时保证电流连续的条件来选择。通常首先给定最小电流(以A为单位通常取电动机额定电流的5%-10%)，再利用它计算所需的总电感量（以为单位），减去电枢电感，即得平波电抗器应有的电感值。 对于三相桥式整流电路总电感量为： L=0.693=0.693=20.13mH 电枢电感的计算公式为 P—电动机磁极对数，—计算系数，对一般无补偿电机：=8~12 =1.96mH （取P=2,=10） 由于变压器的漏电感很小，可以忽略不计，那么平波电抗器电感值取为L=20.13-1.96=17.17mH，取其电感值为18mH,根据电感量大小取其电阻为0.3Ω 2.3可控晶闸管参数计算 通常取晶闸管的断态重复峰值电压和反向重复峰值电压中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量，一般取额定电压为正常工作电压时晶闸管所承受峰值电压的2-3倍。本设计中峰值电压759.3V 故晶闸管电压定额为：1518V-2277.9V取其电压定额为2000V 晶闸管的电流定额主要由其通态平均电流来标称，规定为晶闸管在环境为和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温是允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。因此在使用时同样应按照实际波形的电流与通态平均电流所造成的发热效应相等，即有效值相等的原则来选取晶闸管的电流定额，并留有一定裕量。一般取其通态平均