V-M双闭环不可逆直流调速系统设计课案.doc

目录 摘要 2 1理论设计 3 2主电路结构设计 3 3双闭环不可逆直流调速系统设计 5 3.1变压器参数计算 8 3.2电流连续的临界电感量L1的计算 9 3.3输出电流脉动的临界电感量L2的计算 9 3.4电动机电感量LD的计算 10 3.5实际串入平波电抗器的电感量L的计算 10 3.6可控晶闸管参数计算 10 3.6.1晶闸管的额定电压计算 10 3.6.2晶闸管的额定电流计算 11 3.7 整流电路及晶闸管保护电路设计 11 3.7.1 过电压保护和du/dt限制 12 3.7.2 过电流保护和di/dt限制 12 3.8电流调节器的设计 13 3.8.1 确定时间常数 14 3.8.2 选择电流调节器结构 15 3.8.3 计算电流调节器参数 15 3.8.4 校验近似条件 16 3.8.5 计算调节器电阻和电容 16 3.9 转速调节器的设计 17 3.9.1 确定时间常数 17 3.9.2 选择转速调节器结构 18 3.9.3 计算转速调节器参数 18 3.9.4 校验近似条件 18 3.9.5 计算调节器电阻和电容 19 3.9.6 校核转速超调量 19 3.10触发电路的选择与原理图 20 4总结与体会 23 参考文献 24 摘要 直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动中获得了广泛应用。 转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好，应用最广的直流调速系统, 采用转速电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性 图2-1 三相桥式全控整流电路原理图 3）整流输出电压一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为六脉波整流电路。 4）在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的两个晶闸管均有触发脉冲。为此，可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于（一般取），称为宽脉冲触发；另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差，脉宽一般为，称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压器饱和，需将铁芯体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管串联使用不利。虽可用去磁绕组改善这种情况，但又触发电路复杂化。因此，常用的是双脉冲触发。 3双闭环不可逆直流调速系统设计 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接，如图5-1所示，把转速调节器（ASR）的输出当作电流调节器（ACR）的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速换在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 图3-1 双闭环直流调速系统动态结构框图 双闭环直流调速系统动态结构框图如图5-1所示，速度调节器根据转速给定电压和速度反馈电压的偏差进行调节，其输出是电流的给定电压（对于直流电动机来说，控制电枢电流就是控制电磁转矩，相应的可以调速）。电流调节器根据电流给定电压和电流反馈电压的偏差进行调节，其输出是功率变换器件（三相整流装置）的控制信号。通过电压进而调节整流装置的输出，即电机的电枢电压，由于转速不能突变，电枢电压改变后，电枢电流跟着发生变化，相应的电磁转矩也跟着变化，由可知，只要与不相等那么转速n会相应的变化。整个过程到电枢电流产生的转矩与负载转矩达到平衡后，转速达到稳定。 在双闭环调速系统在稳态工作中，当转速和电流两个调节器都不饱和时，各变量之间有下列关系： （2-1） （2-2） （2-3） 在稳态工作点上，转速n是由给定电压Un*决定的，ASR的输出量Ui*是有负载电流IdL决定的，而控制电压Uc的大小则同时取决于n和Id。这些关系反映了PI调节器不同于P调节器的特点。P调节器的输出量总是正比于其输入量，而PI调节器则不然，其输出量在动态过程中决定于输入量的积分，达到稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关，而是由它后面环节的需要决定的。后面需要PI调节器提供多么大的输出值，它就能提供多少，直到饱和为止。 双闭环调速系统的稳态参数计算和无静差系统的稳态计算相似，根据各调节器的给定与反馈值计算有关的反馈系数 转速反馈系数 （