电拖课程设计资料.docx

目录 一,直流调速系统 摘要 2 1 .前言 4 2 .直流调速系统方案选择和总体结构设计 5 2.1 直流电动机 5 2.2 对电气控制系统的技术要求 5 2.3 .现行方案的讨论 5 2.4 .双闭环系统的设定 6 3 .主电路设计与参数计算 9 3.1 整流变压器的设计 9 3.2 晶闸管保护环节的计算 11 3.3 平波电抗器的计算 13 3.4 励磁电路元件的选择 14 3.5 继电器-接触器控制电路设 计 14 4 .触发电路选择 15 5 .双闭环的动态设计和校验 16 5.1 电流环的设计 17 5.2 转速环的设计 18 6 .系统仿真 20 二 交流调速系统建模与仿真 1.前言 22 2串级调速系统的工作原理 22 3.系统的建模 27 3.1 主电路的建模 27 3.2 控制电路的建模 27 3.3 仿真波形 28 总结 32 参考文献 33 摘要 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，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。 本文阐述了控制系统工作原理、总体方案确定原则、主电路设计及元器 件选型、控制回路设计及元器件选择、辅助回路设计等。能熟练应用相应软 件绘制原理图及 PCB板图，并能在应用控制系统仿真软件对所设计系统进 行仿真实验。最后在条件允许的情况下能对小型系统进行动手做出实体并调 试，特别是应通过调试掌握工程系统调试过程及方法，积累工程实践经验。 此设计利用晶闸管、二极管等器件设计了一个转速、电流双闭环直流品闸管 调速系统。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、 转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电 流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差， 从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起 作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化， 迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速 给定电压的变化而变化， 电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡 负载电流。并通过Simulink进行系统的数学建模和系统仿真， 分析双闭环直 流调速系统的特性。 关键词：直流电动机，仿真 8 Abstract DC motor has a good start, braking performance, appropriate for smooth speed control in a wide range, many need to speed or fast forward and backward in the field of electric drive has been widely used. This paper describes the working principle of the control system, the overall program to determine the principles, the main circuit design and component selection, control circuit design and component selection, the auxiliary circuit design. Proficient in relevant software to draw schematics and PCB board diagram and application of control systems in the design simulation software simulation system. Finally, under conditions permitting system for small hands to make a physical and debugging, particularly through the debugging process control engineering system and method of debugging, the accumulation of engineering practice. This design makes use of thyristors, diodes and other devices designed a speed and current dual-loop DC thyristor speed control system. The current detection system, set up links, the current regulator and the speed detection part, the speed regulator, constitute a current loop and speed loop, the former by the current stability of the current feedback components, the latter through the speed measuring device to maintain speed feedback stability, so that the system to achieve the purpose of regulating the current and speed. The system is started, the speed of the outer ring saturation does not work, the current inner loop play a major role in regulating the maximum starting current is maintained so that the linear speed changes rapidly to a given value; steady-state operation, the speed of negative feedback from the outer ring major role, so that a given speed with the speed and change the voltage and current to follow the speed of the outer ring inner motor armature current regulator to balance the load current. Simulink for system through mathematical modeling and system simulation, analysis of double-closed loop DC system features. Keywords: DC motor, simulation 一.直流调速系统设计 / 、乙 — 1.刖己 近年来电力电子技术发展异常迅速，新型元器件频繁换代、层出不穷， 应用领域不断扩大，日趋成熟。电力电子技术在生产自动化、节能降耗、信 息技术和日用电器等方面越来越产生着举足轻重的影响。 现代的电力拖动自 动控制系统，除电动机外，都是由惯性很小的电力电子器件、集成电路等组 成。整个系统近似为低阶系统，通过运算放大器精确地实现比例、微分等控 制规律。直流电动机具有良好的启动、 制动性能，宜于在宽范围内平滑调速， 在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 异步电 动机具有结构简单、制造容易、维修工作量小等优点，早期多用于不可调拖 动。随着电力电子技术的发展，静止式变频器的诞生，异步电动机在可调拖 动中逐渐得到广泛应用。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及 算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性， 并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源 和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能， 它对于被反馈环的前 向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和 PI调节 器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。 但如 果对系统的动态性能要求较高， 例如要求起制动、突加负载动态速降小等等， 单闭环系统就难以满足要求。 这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需 要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈 环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反 馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作 中，我们希望在电机最大电流限制的条件下， 充分利用电机的允许过载能力， 最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统 尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转 矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转 速是线性增长的。 这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的 启动过程。 2直流调速系统方案选择和总体结构设计 1 .直流电动机： 电动机型 号：Z2-81 ,直流电动机 的额定 参数PN=26kW、Un=230V、 In=113A、nN=1450 r/min ,电枢电阻 Ra=0.5 Q,电机飞轮矩 GDd2=27.44N m2, 电枢回路总电阻可取为 R=2Ra,系统总飞轮矩 GD2=2.5 GD d2 2 .对电气控制系统的技术要求 ① .输出一定的直流电压和电流。 ② .输出电压的脉动指标在允许范围之内。 ③ .具有自动稳压功能和一定的稳压精度。 ④ .对调速系统应有的静态技术指标和动态技术指标的要求。 3 .现行方案的讨论 一般说来，对于晶闸管整流装置在整流器功率很小时， 用单相整流电路， 功率较大时用三相整流电路。因为电机功率为 26KW牧选用三相整流电路。 在三相整流电路中， 三相桥式整流电路电源电压可较三相零式整流电路小一 半，因此显著减轻了变压器和晶闸管的耐压要求。三相全控整流电路输出电 压较三相半控脉动小。电机的容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相 全控桥式整流电路供电方案，且能用于有源逆变的场合。 电动机额定电压为 230V,为保证供电质量，应采用三相减压变压器将 电源电压降低。为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的 干扰，主变压器应采用 D/Y联结。 因调速精度要求较高，故选用转速负反馈调速系统。采用电流截止负反 馈进行限流保护，出现故障电流时由过流继电器切断主电路电源。品闸管整 流器也有它的缺点，主要表现在以下方面： (1)品闸管一般是单向导电元件，晶闸管整流器的电流是不允许 反向的，这给电动机实现可逆运行造成困难。必须实现四象限可逆运行时， 只好采用开关切换或正、反两组全控型整流电路，构成 V-M可逆调速系统， 后者所用变流设备要增多一倍。 (2)晶闸管元件对于过电压、过电流以及过高的 du/dt和di/dt十 分敏感，其中任意指标超过允许值都可能在很短时间内元件损坏，因此必须 有可靠的保护装置和符合要求的散热条件， 而且在选择元件时还应保留足够 的余量，以保证品闸管装置的可靠运行。 (3)晶闸管的控制原理决定了只能滞后触发，因此，品闸管可控 制整流器对交流电源来说相当于一个感性负载，吸取滞后的无功电流，因此 功率因素低，特别是在深调速状态，即系统在较低速运行时，品闸管的导通 角很小，使得系统的功率因素很低，并产生较大的高次谐波电流，引起电网 电压波形畸变，殃及附近的用电设备。如果采用晶闸管整流装置的调速系统 在电网中所占容量比重较大，将造成所谓的“电力公害”。为此，应采取相 应的无功补偿、滤波和高次谐波的抑制措施。 (4)晶闸管整流装置的输出电压是脉动的，而且脉波数总是有限 的。如果主电路电感不是非常大，则输出电流总存在连续和断续两种情况， 因而机械特性也有连续和断续两段，连续段特性比较硬，基本上还是直线； 断续段特性则很软，而且呈现出显著的非线性。 由于以上种种原因， 所以选择了脉宽调制变换器进行改变电枢电压的直 流调速系统。 为使线路简单，工作可靠，装置体积小，宜选用 KJ004组成的六脉冲集 成触发电路。 该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定。励磁绕组采用三相不控 桥式整流电路供电，电源可从主变压器二次侧引入。为保证先加励磁后加电 枢电压，主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合，同时设有弱磁保护 环节。 4 .双闭环系统的设定 相对于单闭环的速度反馈调节时整流电路的脉波数 m =2 ,3 ,6 ,12 , ?, 其数目总是有限的，比直流电机每对极下换向片的数目要少得多。因此 ，除非 主电路电感 L = 否则晶闸管电动机系统的电流脉动总会带来各种影响 ，主 要有：(1)脉动电流产生脉动转矩 ，对生产机械不利；(2)脉动电流(斜波电流) 流入电源，对电网不利，同时也增加电机的发热。并且晶闸管整流电路的输出 电压中除了直流分量外 ，还含有交流分量。把交流分量引到运算放大器输入 端，不仅不起正常的调节作用 ，反而会产生干扰，严重时会造成放大器局部饱 和，从而破坏系统的正常工 主要由给定环节、 ASR ACR触发器和整流装置环节、速度检测环节以 及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负反馈分别起作用，系统设 置了电流调节器 ACR和转速调节器 ASR电流调节器 ACR和电流检测反馈回 路构成了电流环；转速调节器 ASR和转速检测反馈回路构成转速环，称为双 闭环调速系统。因转速换包围电流环，故称电流环为内环，转速环为外环。 在电路中，ASR和ACR串联，即把 ASR的输出当做 ACR的输入，再由 ACR得 输出去控制品闸管整流器的触发器。为了获得良好的静、动态性能，转速和 电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的 PI调节器，且转速和 电流都采用负反馈闭环。该方案的原理框图如图 1所示。 双闭环调速系统的静特性在负载电流小于 idN时表现为转速无静差，这 时，转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。得到过电流的自动保 护。显然静特性优于单闭环系统。在动态性能方面，双闭环系统在起动和开 速过程中表现出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的 抗负载扰动，抗电网电压扰动。 同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统 中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏 离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干 扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。由于闭 环系统的这些优点因此选用闭环系统。 单闭环速度反馈调速系统，采用PI控制器时，可以保证系统稳态 速度误差为零。但是如果对系统的动态性能要求较高，如果要求快速起 制动，突加负载动态速降小等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是 因为在单闭环系统中不能完全按照要求来控制动态过程的电流或转矩。 另外，单闭环调速系统的动态抗干扰性较差，当电网电压波动时，必须 待转速发生变化后，调节作用才能产生，因此动态误差较大。 在要求较高的调速系统中，一般有两个基本要求：一是能够快速启 动制动；二是能够快速克服负载、电网等干扰。通过分析发现，如果要 求快速起动，必须使直流电动机在起动过程中输出最大的恒定允许电磁 转矩，即最大的恒定允许电枢电流，当电枢电流保持最大允许值时，电 动机以恒加速度升速至给定转速，然后电枢电流立即降至负载电流值。 如果要求快速克服电网的干扰，必须对电枢电流进行调节。 以上两点都涉及电枢电流的控制， 所以自然考虑到将电枢电流也作为被 控量，组成转速、电流双闭环调速系统。直流双闭环调速系统结构图如图 2 所示： 曲流戡I卜 图2直流双闭环调速系统结构图 3主电路设计与参数计算 1整流变压器的设计 (1)U2的计算 Udmax nUT U2 二 二 A =(COS、工 min - CU sh - ) I2N (3-1) Udmax—负载要求的整流电路输出的最大值; Ut一晶闸管正向压降，其数值为0.4—1.2V,通常取Ut =1V ; n一主电路中电流回路品闸管的个数； A—理想情况下"=0时，整流输出电压Ud与变压器二次侧相电压 Ud之比; C一线路接线方式系数； B一电网电压波动系数，通常取B=0.9； □min-最小控制角，通常不可逆取amin =100_200； Ush—变压器短路电压比，100KV以下的取Ush=0.05； I2 I2N 一变压器二次侧实际工作电流额定电流之比; 在要求不高场合或近似估算时，可用下式计算，即: U2 = 1 〜1.2 里 A ;B (3-2) 式中 A--理想情况下，a =0°时整流电压Ud0与二次电压U2之比，即A=Ud0/U2； B--延迟角为a时输出电压Ud与Ud。之比，即B=Ud/Ud。； 电网波动系数，通常取e=0.9;; ――考虑各种因数的安全系数；根据设计要求，采用公式: U2 = 1 〜1.2 . A B (3-3) 由表查得A=2.34 ; a角考虑10°裕量，安全系数取1.05 ,则B=cos a =0.95 230 U 2 =1.05 二 120 .7V 2 .34 0.9 0.985 则U2近似取为120M 35 (3-4) (3-5) (3-6) I TN大 (3-8) (3-9) 电压比 K=U1/U2 =380/120=3.17 (2) I1和I2的计算 由表查得 KIi =0.816, KI2=0.816 考虑变压器励磁电流得： Ki11d 0.816 113 I1=1.02 " = 1.02 - A=29.58A K 3.17 I2 = K121d=0.816 113=92.2A (3)变压器的容量计算 S = m1U1l1 ; S2 — m2 U 212 ； 一 1，一 一、 S=-(S1 +S2); 式中ml m2 -一次侧与二次侧绕组的相数； 由表查得 m1=3 m2=3 S1 =m1U1I1=3X 380X29.58=33.72 KVA S2 =m2U2I2=3X 120.7 X92.2=33.39KVA 1 , 、 S =—(S +S2)=1/2 (33.72+33.39 ) =33.55 KVA 2 取 S =35KVA (4)晶闸管参数选择 选择品闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值 于实际流过管子电流最大有效值It ,即 1 TN =1.57|T(AV) AIT 或 IT(AV) =" " — =KI d 1.57 1.57 Id 考虑(1.5〜2)倍的裕量 IT(Av)=(1.5~2)KIdB 式中K=It/ (1.57 Id)--电流计算系数。 止匕外，还需注意以下几点： ①当周围环境温度超过+40C时，应降低元件的额定电流值。 ②当元件的冷却条件低于标准要求时，也应降低元件的额定电流值。 ③关键、重大设备，电流裕量可适当选大些。 由表查得K=0.368 ,考虑1.5〜2倍的裕量，这里取1.7 It(av)=1.7KIdB (3-10) = 1.7 0.367 0.95 113A =67A 取"(av)=100A故选品「孙管型号KK10Q 品闸管实际承受的最大峰值电压 UTN ,乘以(2〜3)倍的安全裕量，参照标 准电压等级，即可确定品闸管的额定电压 Utn ,即Utn =(2~3)Um 整流电路形式为三相全控桥，安全裕量这里取 2.2 ,查表得U m = J6U2 ,则 Utn = 2.2Um =2.2 x v6U2 =2.2x 76x 120V=663.85 V (3-7) 取 Utn =800M 故选晶闸管的型号为KP20Q 2品闸管保护环节的计算 品闸管有换相方便，无噪音的优点。设计品闸管电路除了正确的选择品闸管 的额定电压、额定电流等参数外，还必须采取必要的过电压、过电流保护措施。 正确的保护是晶闸管装置能否可靠地正常运行的关键。 以过电压保护的部位来分，有交流侧过压保护、直流侧过电压保护和器件两 端的过电压保护三种。 (1)交流侧过电压保护 阻容保护 即在变压器二次侧并联电阻 R和电容C进行保护。 本系统采用D-Y连接。S=35kvA, U2=120V Iem 取值：当 SI10KVA寸，取 Iem=7。 C -6IemSU =6 7 35000 1202 F F=102^F 耐压》1.5Um =1.5 X 66 X 120=450V 选取125卜F,耐压700V的CJ48型金属化纸介电容器。取Ush=6V, U22 Ush 1202 6 , R >2.3—j-^h =2.3父 x J- Q =0.878 Q ,取 R=1Q S ； Iem 35000 7 Ic =2-fCUC 10" = 2二 50 110 120 10—.14A c C 2 _ 2 PR -3.15I R R = 3.15 4.14 1 W=54W 选取1 C、55W勺金属膜电阻。 压敏电阻的计算 U1MA =1.3、2U2 = 1.3 2 120V=220V 流通量取6KA 选MY31-330/5型压敏电阻。 (2)直流侧过电压保护 直流侧保护可采用与交流侧保护相同保护相同的方法， 可采用阻容保护和压 敏电阻保护。但采用阻容保护易影响系统的快速性，并且会造成 di/出加大。因 此，一般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。 Uima =1.85Udc =1.85 X230V=425.5V 选MY31-430/3型压敏电阻。 (3)闸管及整流二极管两端的过电压保护 查下表： 表3-1阻容保护的数值一般根据经验选定 品闸管额定电流/ N A 10 20 50 100 200 500 1000 电容/ 〃 0.1 0.15 0.2 0.25 0.5 1 2 电阻/ Q 100 80 40 20 10 5 2 抑制品闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法。 电容 耐压可选加在晶闸管两端工作电压峰值 Um的1.1〜1.15倍。 由上表得 C=0.25^ F, R=40Q , 电容耐压》1.5 Um=1.5x<'6U2=1.5 X 66 X 120=450V 选C为0.22 F的CZJD-2型金属化纸介质电容器，耐压为400V。 PR -fCUm2 10上=50 0.25 (.6 120)2 10^W=1.125W 选R为20C、1W勺金属膜电阻器。 (4)过电流保护 本系统采用电流截止反馈环节作限流保护外， 还没有与元件串联的快速熔断 器作过载与短路保护，用过电流继电器切断故障电流。 1 .快速熔断器的选择 接有电抗器的三相全控桥电路，通过晶闸管电流有效 值 IT=Id/1.732=113/1.732=65.24A,故选用 RC1A-100 的熔断器，熔体电流为 75A。 2 .过电流继电器的选择 根据负载电流为 113A,可选用吸引线圈电流为 100A的JL14-11ZS型手动复位直流过电流继电器，整流电流可取 1.25错误！未 找到引用源。113A错误！未找到引用源。141.25A。 3平波电抗器的计算 为了使直流负载得到平滑的直流电流，通常在整流输出电路中串入带有气隙 的铁心电抗器Ld,称平波电抗器。其主要参数有流过电抗器的电流一般是已知 的，因此电抗器参数计算主要是电感量的计算。 (1)算出电流连续的临界电感量 Li可用下式计算，单位 mH L1 = K1 U^- (3-11) I d min 式中Ki为与整流电路形式有关的系数，可由表查得； Idimin为最小负载电流，常取电动机额定电流的 5%〜10%计算，这里取7% 进行计算。 根据本电路形式查得K1 =0.695所以 I dmin =0.07 I d =0.07 X 113A=7.91A ,■， U2 120 L1 = K1 =0.695 mH=10.54mH Idmin 7.91 (2)限制输出电流脉动的临界电感量 L2 由于晶闸管整流装置的输出电压是脉动的，因此输出电流波形也是脉动的。 该脉动电流可以看成一个恒定直流分量和一个交流分量组成。通常负载需要的只 是直流分量，对电动机负载来说，过大的交流分量会使电动机换向恶化和铁耗增 加，引起过热。因此，应在直流侧用入平波电抗器，用来限制输出电流的脉动量。 平波电抗器的临界电感量L2 (单位为mH)可用下式计算 L2 = K2 旦 (3-12) Sild 式中K2 —系数，与整流电路形式有关， Si-电流最大允许脉动系数，通常 三相电路Si< (5〜10) %。 根据本电路形式查得K2 =1.045,所以 U2 130 ,八 … L2 = K2 2 =1 .045 =15.85mH Sld 7% 113 (3)电动机电感量Ld和变压器漏电感量Lt 电动机电感量Ld (单位为mH可按下式计算 Ld=L UD 父103 (3-13) 2pnlD 式中Ud、Id、n —直流电动机电压、电流和转速，常用额定值代入； p—电动机的磁极对数；Kd—计算系数。一般无补偿电动机取 8〜12,快速 无补偿电动机取6〜8,有补偿电动机取5〜6。这里取Kd=11、Ud=230M Id=113A n=1450r/min、p=1 Un 3 230 3 . . c , , LD =Kd—D— 103=1 1 103 mH =7.72mH 2pnID 2 1 1450 113 变压器漏电感量Lt (单位为mH可按下式计算 LT = KT 100ID (3-14) 式中Kt —计算系数，查表可得 Ush—变压器的短路比，一般取 5%- 10% 这里取 KT =3.9、Ush=8% 0.08 120 所以 Lt =3.9 m ——x——mH =0.0033mH 100 113 (4)实际用入平波电抗器的电感量 考虑输出电流连续时的实际电感量： Ld1 =L1 -(LD +2Lt) =10.54 —(7.72 +2M0.0033) =2.81 mH (3-15) Ld2=L2-(LD 2Lt) =15.85 -(7.72 2 0.0033)=8.12 mH 4励磁电路元件的选择 整流二极管耐压与主电路晶闸管相同，故取 800M额定电流(取 错误！未 找到引用源。=0)可查得K=0.367, I d(av)=1.8KI L =1.8 X 0.367 X 1.6A=1.05A ( ) R错误！未找到引用源。为与电动机配套的磁场变阻器，用来调节励磁电流。 为实现弱磁保护，在磁场回路中串入了欠电流继电器 KA ,动作电流通过 R错误！未找到引用源。 调整。根据额定励磁电流 错误！未找到引用源。=1.6A, 可选用吸引线圈电流为2.5A的JL14-11ZQ直流欠电流继电器。 5继电器-接触器控制电路设计 由于变压器一次侧电流I1 =56A13.17A,故可选CM1-100H型断路器，具脱 扣额定电流为85A。用交流接触器来控制主电路通断，由于I2=172A 39.00A，故 可选.在励磁回路中，串联吸引线圈电流为2.5A的JL14-11ZQ直流欠电流继电器， 吸引电流可在3/10〜65/100范围内调节，释放电流在1/10〜2/10范围内调节。 选用AL18-22Y型按扭，启动按扭用绿色，并带有工作指示灯，停止按扭用 红色。选用XDX2®红色指示灯。主电路图见：附录一 4触发电路选择 选用集成六脉冲触发器电路模块，其电路如电气原理总图所示。 从产品目录中查得晶闸管的触发电流为 1GT为10〜250mA触发电压 Vgt <4V。由已知条件可以计算出 _ _ * _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Unm =：nmax =0.007 1450 = 10.15V * c Uim = PI dm =0.05x113 = 5.657 , M Cen IdR 0.129 1450 113 0.7 w U c = = V=6.65Vo Ks 40 因为Uc=6.65V, Vgt <4V,所以触发变压器的匝数比为 Kg Uc 6.65 VGT 1.66 取2:1。设触发电路的触发电流为250mA则脉冲变压器的一次侧电流只需 大于250/3=83.3mA即可。这里选用3DG12B乍为脉冲功率放大管，其极限参数 BVCEO =457,1cm = 300mA. 触发电路需要三个互差120。，且与主电路三个电压 U、V、W司相的同步电 压，故要设计一个三相同步变压器。这里用三个单相变压器接成三相变压器组来 代替，并联成DY 型。同步电压二次侧取30V, 一次侧直接与电网连接，电压为 380V,变压比 为 380/30=12.7 。 5双闭环的动态设计和校验 为了获得良好的静动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用 PI调节器。 图3为双闭环调速系统的稳态结构图。 ACR和ASR的输入、输出信号的极性， 主要视触发电路对控制电压的要求而定。若触发器要求 ACR的输出Uct为正极 性，由于调节器一般为反向输入，则要求 ACR的输入Ui*为负极性，所以，要 求ASR输入的给定电压Un*为正极性。本文基于这种思想进行 ASR和ACR设 图3双闭环调速系统动态结构图 基本数据 直流电动机：26KW、230V、113A、1450r/min、Ra=0.5Q 品闸管装置放大系数：Ks=40 电枢回路电阻：R=1Q 电流反馈系数：B =GD5V/A 转速反馈系数：a =0007Vmin/v 设计要求 静态指标：无静差 动态指标：电流超调量 南％0 5%空载启动到而定转速时的转速超调量 (rn%c 10% 参数计算 1 .因为Un=230V, a的整定范围在30~150°之间，由公式Ud = 2.34J2cos0f知当 a=30M Ud取得最大值，由此计算得 U2=120.7V。 2 .由 Ea =Un TaR =Cen有 Ce=0.129。 T R .GD2 由 Tl =工有 Tl=0.0074s。 R 3 . m CeCT 2 375 有 Tm=2.08s。 4.由 L =0.693-U^ 有 L=16.46mH。 I d min 1.电流环的设计 (1)确定时间常数。 ①整流装置滞后时间常数Ts,三相桥式整流电路的平均失控时间 Ts=0.0017s②电流滤波时间常数Toi,三相桥式电路每个波头的时间是 3.33ms, 为了基本滤平波头，应有(1~2) Toi=3.33ms,因此取Toi=2ms=0.002so③电流环 小时间常数T2 i按小时间常数近似处理，取 T2 i=Ts+ Toi=0.0037s (2)确定电流环设计成何种典型系统。 根据设计要求 南％05%而且 Tl/T》=0.0091/0.0037=2.46<1困止匕，电流环 可按典型I型系统设计。 (3)电流调节器的结构选择。 ,is 1 Wacr(s) = Ki-- 4s电流调节器选择PI型，其传递函数为 (4)选择电流调节器参数。 ACR超前时间常数Zi=Tl=0.0091s；电流开环增益：因要求 7e5%,故应取 KiTS =0.5,因此A =05 = 135.1s」。于是，ACR的比例系数为 Ti Ki =Ki iR Ks =135.1 0.0091 1.8 0.05 40 = 1.106 (5)计算电流调节器的电路参数 按所用运算放大器，取R=40KQ,各电阻和电容值计算如下: R =KiR0 =0.3966M40K =15.86K,取 16K Ci =”/R =(0.0091/16 K) 106uF =0.57uF Coi -4Toi / Ro -0.2uF 1 (6)校验近似条件。电流环截止频率 ci = KI =135.1s 1 1)校验晶闸管装置传递函数的近似条件是否满足： /i , 3Ts 1 1 因为 3Ts -3 0.0017 = 196.1s， > 6 Ci ,所以满足近似条件 2)校验忽略反电动势对电流环影响的近似条件是否满足: ci _3 1 3 1 45.27s- 现在 NTT 0 0.4825 0.0091 ，cn，满足简化条件。 1 1 ''cn 一大' CT T 2）校验小时间常数近似处理是否满足 3^2TonTS , 1 现在.cn 2T3 = 38.75 s- >Qn，满足近似条件。 max 3）校验转速超调量。当 h=5 时, Ckb = 81.2% 而 AnN =INR/Ce =113>d.8/0.1290 = 1576.7r/min ,因止匕 二n% =（」：Cmax ） 2（，—Z