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1、-word.zl-双闭环直流电机调速系统设计 摘 要 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角 大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的构造形式和各元部件的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着驱动电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计。最后，即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路，本文采用转速、电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动
2、机调速控制器。为了实现转速和电流两种负反应分别起作用，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应和电流负反应，二者之间实行嵌套联接。从闭环构造上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。先确定其构造形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用 MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进展了仿真分析，最后画出了调速控制电路电气原理图。关键词：双闭环；转速调节器；电流调节器 V-M double closed loop irreversible
3、 cocurrent velocity modulation systems design Abstract：The electric drive automatic control system is transforms the electrical energy the mechanical energy the installment,it widely is applied in produces the machinery to need generally the power the situation,is also widely applied in the precisio
4、n machinery and so on needs the high performance electric drive in the equipment,with controls the position,the speed,the acceleration,the pressure,the tensity and the torque and so on.What this article elaborates is“the rotational speed,the electric current double closed loop cocurrent velocity mod
5、ulation system rephrases in own words the single closed loop cocurrent velocity modulation systems main circuit design and the research.The main circuit design is rests on the thyristor-electric motor(V-M)the system position,Its system by rectification transformer TR,the thyristor rectification spee
6、der,flat wave reactor L and the electric motor-power set and so on is posed.After rectification transformer TR and the thyristor rectification speeders function is the alternating current rectification which,inputs turns the direct current;The flat wave reactor L function is causes the output the di
7、rect current to be smoother;The electric motor-power set provides the three-phase AC power source.Key words:direct-current velocity modulation thyristor double closed loop 第一章 绪 论-word.zl-11 直流调速系统的概述 三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集
8、成化、小型化、高可靠性及低本钱。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用 X 围不断扩大。直流调速技术不断开展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛 X 围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力
9、拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统开展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比拟成熟，并且从反应闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的根底，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。12 研究课题的目的和意义 直流电动机因具有良好的起、制动性能，宜于在大 X 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应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管电动机调速系统简称 V-M系统。采用速度、电流双闭环直流调速系统,可以充分利用电动机的过载能力获得最快的动态过程，调速 X 围广，精度高，和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管
10、整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性，动态和静态性能均好，且系统易于控制。双闭环系统的转速环用来控制电动机的转速，电流环控制输出电流；该系统可以自动限制最大电流，能有效抑制电网电压波动的影响；且采用双闭环控制提高了系统的阻尼比，因而较之单闭环控制具有更好的控制特性。尽当今功率半导体变流技术已有了突飞猛进的开展，但在工业生产中 V-M 系统的应用还是有相当的比重。所以以此为课题进展研究具有一定的实用价值。1.3双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的开展趋势 双闭环不可逆调速系统在上世纪七十年代在国外一些兴旺国家兴起，经过数十年的开展已经成熟，在二十一世纪已经
11、实现了数字化与智能化。我国在直流调速产品的研发上取得了一定的成就，但和国外相比仍有很大差距。我国自主的全数字化直流调速装置还没有全面商用，产品的功能上没有国外产品的功能强大。而国外进口设备价格昂贵，也给国产的全数字控制直流调速装置提供了开展空间。目前，兴旺国家应用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化，双闭环控制系统已经普遍的应用到了各类仪器仪表，机械重工业以及轻工业的生产过程中。随着全球科技日新月异的开展，双闭环控制系统总的开展趋势也向着控制的数字化，智能化和网络化开展。闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主
12、电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-而在我们国内，双闭环控制也已经经过了几十年的开展时期，目前已经根本开展成熟，但是目前的趋势仍是追赶
13、着兴旺国家的脚步，向着数字化开展。1.4 本课题主要讨论问题 1研究双闭环直流调速系统的研究和应用现状。2调速系统主电路参数计算及元件确实定包括有变压器、晶闸管、平波电抗器等。3驱动控制电路的选型设计模拟触发电路、集成触发电路、数字触发器电路均可。4动态设计计算：根据技术要求，对系统进展动态校正，确定 ASR 调节器与 ACR 调节器的构造型式及进展参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。5绘制 V-M双闭环直流不可逆调速系统的电气原理总图要求计算机绘图。6建立系统的数学模型，对系统进展仿真研究，验证所设计的系统是否满足各项性能指标的要求。第二章 双闭环直流调速系统的工作原理
14、2.1直流调速系统简介 调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最普遍的一种系统。目前，需要高性能可控电力拖动的领域多数都采用直流调速系统。2.2晶闸管-电动机直流调速系统简介 20世纪50年代末，晶闸管大功率半导体器件变流装置的出现，使变流技术产生了根本性的变革，开场进入晶闸管时代。由晶闸管变流装置直接给直流电动机供电的调速系统，称为晶闸管-电动机直流调速系统，简称V-M系统，又称为静止的Ward-leonard系统。这种系统已成为直流调速系统的主要形式。图1.1是V-M系统的简单原理图1,3,5。图中V是晶闸管变流装置，可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，通过调节触发
15、装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，以改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。由于V-M系统具有调速 X 围大、精度高、动态性能好、效率高、易控制等优点，且已比拟成熟，因此已在世界各主要工业国得到普遍应用。闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用
16、可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-图 1.1 晶闸管-电动机直流调速系统V-M系统 但是，晶闸管还存在以下问题：1由于晶闸管的单向导电性，给系统的可逆运行造成困难；2 由于晶闸管元件的过载能力小，不仅要限制过电流和反向过电压，而且还要限制电压变化率du/dt和电流变化率(di/dt)，因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件；3 当系统处于深调速状态，即在较低速下运行时，晶闸管的导通角小，使得
17、系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，对电网产生不利影响；4 由于整流电路的脉波数比直流电动机每对极下的换向片数要小得多，因此，V-M系统的电流脉动很严重。第三章 控制系统的设计 31 设计内容和要求 设计内容：1.根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的构造形式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图。2.调速系统主电路元部件确实定及其参数计算。3.驱动控制电路的选型设计。4动态设计计算：根据技术要求，对系统进展动态校正，确定 ASR 调节器与 ACR 调节器的构造形式及进展参数计算，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。M+_LGTUcUd闸管的特性
18、通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-w
19、ord.zl-5 绘制 VM 双闭环直流不可逆调速系统电器原理图，并研究参数变化时对直流电动机动态性能的影响。设计要求：1.该调速系统能进展平滑地速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽地转速调速 X围10D ，系统在工作 X 围内能稳定工作。2.系统静特性良好，无静差静差率2S 。3.动态性能指标：转速超调量8%n，电流超调量5%i，动态最大转速降810%n ，调速系统的过渡过程时间调节时间1sts。4.系统在 5%负载以上变化的运行 X 围内电流连续。5.调速系统中设置有过电压、过电流保护，并且有制动措施。6.主电路采用三项全控桥。3.2双闭环直流调速系统的组成 为了实现转速和电流两种负反应
20、分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如图2所示，即把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环构造上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都采用PI调节器。因为PI调节器作为校正装置既可以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的要求。一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PI调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。图
21、 2 转速、电流双闭环直流调速系统 图中U*n、Un转速给定电压和转速反应电压U*i、Ui电流给定电压和电流反应电压 ASR转速调节器 ACR电流调节器 TG 测速发电机 TA电流互感器 UPE电力电子变换器 33 双闭环直流调速系统总设计框图 在生活中，直接提供的是三相交流 760V电源，而直流电机的供电需要三相直流电，因闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调
22、速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-此要进展整流，本设计采用三相桥式整流电路将三相交流电源变成三相直流电源，最后到达要求把电源提供应直流电动机。如图 2-1设计的总框架。图 2-1 双闭环直流调速系统设计总框架 三相交流电路的交、直流侧及三相桥式整流电路中晶闸管中电路保护有电压、电流保
23、护。一般保护有快速熔断器，压敏电阻，阻容式。根据不同的器件和保护的不同要求采用不同的方法。驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，它将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。本设计使用的是晶闸管，即半控型器件。驱动电路对半控型只需要提供开通控制信号，对于晶闸管的驱动电路叫作触发电路。直流调速系统中应用最普遍的方案是转速、电流双闭环系统，采用串级控制的方式。转速负反应环为外环，其作用是保证系统的稳速精度；电流负反应环为内环，其作用是实现电动机的转距控制，同时又能实现限流以及改善系统的动态性能。
24、转速、电流双闭环直流调速系统在突加给定下的跟随性能、动态限流性能和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好。341 主电路的构造形式 在直流调速系统中，我们采用的是晶闸管-电动机调速系统(简称 V-M系统)的原理图如图 3-1所示。它通过调节处分装置 GT 的控制电压cU来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压dU，从而实现平滑调速。与旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都很大提高，而且在技术性能上也显现出较大的优越性。对于要求在一定 X 围内无级平滑调速的系统来说，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，根据晶闸管的特性，可以通过调节控制角大小来调节电压。当
25、整流负载容量较大或直流电压脉动较小时应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源供电。三相整流电路中又分三相半波和全控桥整流电路，因为三相半波整流电路在其变压器的二次侧含有直流分量，故本设计采用了三相全控桥整流电路来供电，该电路是目前应用最广泛的整流电路，输出电压波动小，适 图 3-1 V-M 系统原理 合直流电动机的负载，并且该电路组成的调速装置调节 X 围广，能实现电动机连续、平滑地转速调节、电动机不可逆运行等技术要求。保护电路 三相交流电源 三相直流电源 直流电机 驱动电路 双闭环调速系统 整流 供电 闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调
26、速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-图 3-2 主电路原理图 三相全控制整流电路由晶闸管 VT1、VT3
27、、VT5 接成共阴极组，晶闸管 VT4、VT6、VT2 接成共阳极组，在电路控制下，只有接在电路共阴极组中电位为最高又同时输入触发脉冲的晶闸管，以及接在电路共阳极组中电位最低而同时输入触发脉冲的晶闸管，同时导通时，才构成完整的整流电路。为了使元件免受在突发情况下超过其所承受的电压电流的侵害，在三相交流电路的交、直流侧及三相桥式整流电路中晶闸管中电路保护有电压、电流保护。一般保护有快速熔断器，压敏电阻，阻容式。2主电路的设计 1.变流变压器的设计 一般情况下，晶闸管变流装置所要求的交流供电电压与电网电压是不一致的，所以需要变流变压器，通过变压器进展电压变换，并使装置于电网隔离，减少电网于晶闸管变
28、流装置的互相干扰。这里选项用的变压器的一次侧绕组采用联接，二次侧绕组采用 Y 联接。S为整流变压器的总容量，S为变压器一次侧的容量，1U为一次侧电压,1I为一次侧电流,2S为变压器二次侧的容量，2U为二次侧电压，2I为二次侧的电流，1m、2m为相数。为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压2U只能在一个较小的 X 围内变化，为此必须准确计算整流变压器次级电压2U。影响2U值的因素有：(1)2U值的大小首先要保证满足负载所需求的最大电流值的maxdI。(2)晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用TV表示。(3)变压器漏抗的存在会
29、产生换相压降。(4)平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降。(5)电枢电阻的压降。综合以上因素得到的2U准确表达式为：max2max1(1)%100dNaTddKdIUrnUIUICUABI 式3-1 闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流
30、两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-式 中 NU为 电 动 机 额 定 电 压；20UUAd；0ddUUB 及 C 见表 1-1；NNaURIr，NI为电动及额定电流，R为电动机电枢电路总电阻；TnU表示主电路中电流经过几个串联晶闸管的管压降；为电网电压波动系数，通常取0.91.05，供电质量较差，电压波动较大的情况应取较小值；%KU为变压器的短路电压百分比，100千伏安以下的变
31、压器取5%KU，1001000千伏安的变压器取%510KU；maxdI-负载电流最大值；maxddNII所以maxddNII,表示允许过载倍数。2U也可以用下述简化公式计算 2U=1.0-1.2 BAUa 或 2U=1.2-1.5 AUa 其中，系数 1.0-1.2 和 1.2-1.5 为 考 虑各种 因素的 平安 系 数，aU为整流输出电压。对于本设计：为了保证电动机负载能在额定转速下运转,计算所得2U应有一定的裕量,根据经历所知,公式中的控制角应取 300为宜。9.0，34.2A，2330coscosOB，5.0C,5%KU，其中 A、B、C 可以查表 3-1中三相全控桥，NNaURIr1
32、8.044045.0180，maxddNII=1.7 表 3-1变流变压器的计算系数 整流电路 单相双半波 单相半控桥 单相全控桥 三相半波 三相半控桥 三相全控桥 带平衡电抗器的双反星形 02/dAUU 0.9 0.9 0.9 1.17 2.34 2.34 1.17 0/ddBUU cos 1cos2 cos cos 1cos2 cos cos C 0.707 0.707 0.707 0.866 0.5 0.5 0.5 22/IdKII 0.707 1 1 0.578 0.816 0.816 0.289 把条件代入式3-1 可得结果：max2max1(1)%100dNaTddKdIUrnUI
33、UICUA BI=7.1100%55.0239.034.21217.181.01440=272.890V 闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各
34、元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-根据主电路的不同接线方式，有表 3-1查的22/IdKII，即可得二次侧电流的有效值22IdKII，从而求出变压器二次侧容量2222Sm U I。而一次相电流有效值21II/21/UU，所以一次侧容量 1S2222IUmS。一次相电压有效值1U取决于电网电压，所以变流变压器的平均容量为 121()2SSS222IUm 对于本设计2IK816.0,2m=3，22IdKII=2INKI05.1843816.02207.1A 121()2SSS222IUmKVA248.8
35、4405.1843272.8903 设计时留取一定的裕量，可以取容量为AKV 350的整流变压器。2.整流元件晶闸管的选型 选择晶闸管元件主要是选择它的额定电压TMU和额定电流)(AVTI 对于本设计采用的是三相桥式整流电路，晶闸管按 1 至 6 的顺序导通，在阻感负载中晶闸管承受的最大电压2262.45RMUUU，而考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素，还要放宽 23 倍的平安系数，那么晶闸管额定电压TMU计算结果：KVUURMTM006.2337.1272.89045.2)32()32(取 V2000。晶闸管额定电流)(AVTI的有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。一般取按此原那么所
36、得计算结果的 1.52 倍。AIINd3061807.1max max31dVTIIA176.581 可得晶闸管的额定电流)(AVTI计算结果：AIIVTAVT224.943168.70857.1)25.1(取 300A 本设计选用晶闸管的型号为 KP3CT-300A 螺栓型 额定电压：VDRM 2000V 额定电流：IT(AV)300A 门极触发电压：VGT30 V 门极触发电流：IGT400 A 3.电抗器的设计 1交流侧电抗器的选择 闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电
37、本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-为限制短路电流，所以在线路中应接入一个空心的电抗器，称为进线电抗器。2直流侧电抗器的选择 直流侧电抗器的主要作用为限制直流电流脉动；
38、轻载或空载时维持电流连续；在有环流可逆系统中限制环流；限制直流侧短路电流上升率。限制输出电流脉动的电感量mL 的计算 diddmmISUfUUL232210 式3-2 式中，iS-电流脉动系数，取5%20%，本设计取 10%。df-输出电流的基波频率，单位为ZH，对于三相全控桥300dZfH 表 3-2 电感量的相关参数 电感量的有关数据 单相全控桥 三相半波 三相全控桥 带 平 衡 电 抗器 的 双 反 星形 mL df 100 150 300 300 最大脉动时的值 090 090 090 090 2/IUdm 1.2 0.88 0.80 0.80 LL LK 2.85 1.46 0.69
39、3 0.348 BL BK 3.18 6.75 3.9 7.8 jL jK 反并联线路 2.52 穿插线路 0.67 输出电流保持连续的临界电感量LL的计算：LLmin2/dLIUK 式3-3 式中，mindI为要求连续的最小负载的平均值，本设计中min5%NII；2U为变流装置交流侧相电压有效值。代入参数，可求的 mL=4.25mH LL=20.33mH mL和LL包括了电动机电枢电感量DL和折算到变流变压器二次侧的每相绕组漏电感BL，闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本
40、文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-所以应扣除DL和BL，才是实际的限制电流脉动的电感maL和维持电流连续的实际临界电感LaL。3102NNDDpnIUKL 式3-4 B
41、L=NKBIUUK100%2 式3-5 式中，KD-计算系数，对于一般无补偿绕组电动机 KD=812，对于快速无补偿绕组电动机 KD=68，对于有补偿绕组电动机 KD=56，其余系数均为电动机额定值，这里 KD取 10。np-极对数，取 np=2。kU%-变压器短路比，一般取为5%；BK-为计算系数，三相全控桥3.9BK。即 DL=17.410220120022440103mH BL=286.02201005755.3229.3mH 实际要接入的平波电抗器电感KL 59.15286.0217.433.202,maxBDLmkLLLLLmH 电枢回路总电感L mHLLLLDBk33.2017.4
42、286.0259.152 可取 20mH 4.保护电路的设计 1过电压保护 通常分为交流侧和直流侧电压保护。前者常采用的保护措施有阻容吸收装置、硒堆吸收装置、金属氧化物压敏电阻。这里采用金属氧化物压敏电阻的过电压保护。压敏电阻是有氧化锌，氧化铋等烧结制成的非线性电阻元件，它具有正反一样很陡的伏安特性，正常工作是漏电流小，损耗小，而泄放冲击电流能力强，抑制过电压能力强，此外，它对冲击电压反映快，体积又比拟小，故应用广泛。在三相的电路中，压敏电阻的接法是接成星形或三角形如图 3-3 所示。图 3-3 二次侧过电压压敏电阻保护 闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选
43、用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-压敏电阻额定电压的选择可按下式计算：9.08.0
44、1mAU压敏电阻承受的额定电压峰值 式3-6 式中 1mAU-压敏电阻的额定电压，VYJ型压敏电阻的额定电压有：100V、200V、440、760V、1000V 等；为电网电压升高系数，可取10.105.1。压敏电阻承受的额定电压峰值就是晶闸管控制角=300时输出电压dU。由此可将式1-6 转化成 cos69.08.005.121UUmA 可得压敏电阻额定电压VUmA63.89878.79823755.32269.08.005.11 所以压敏电阻额定电压取 850V型压敏电阻。2过电流保护 在本设计中，选用快速熔断器与电流互感器配合进展三相交流电路的一次侧过电流保护，保护原理图 3-4如下：图
45、 3-4 一次侧过电流保护电路 1熔断器额定电压选择：其额定电压应大于或等于线路的工作电压。本课题设计中变压器的一次侧的线电压为 760V，熔断器额定电压可选择 800V。2熔断器额定电流选择：其额定电流应大于或等于电路的工作电流。本课题设计中变压器的一次侧的电流1I 1221/UUII=A82.144760/755.322341 熔断器额定电流 16.1 IIFU232A 因此，如图 3-4在三相交流电路变压器的一次侧的每一相上串上一个熔断器，按本课题的设计要求熔断器的额定电压可选 400V，额定电流选 232A。35 晶闸管的触发电路 晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证
46、晶闸管在必要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路往往包括触发时刻进展控制相位控制电路、触发脉冲的放大和输出环节。触发脉冲的放大和输出环节中，晶闸管触发电路应满足以下要求：1触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，三相全控桥式电路应采用宽于 60或采用相隔 60的双窄脉冲。闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计
47、直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-2触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流 35 倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达 12Aus。3所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极的伏安特性的可靠触发区域之内。4应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。理想的触发脉冲电
48、流波形如图 4-1。图 4-1 理想的晶闸管触发脉冲电流波形 12tt-脉冲前沿上升时间1 s 13tt-强脉冲宽度 MI-强脉冲幅值3 5GTGTII 14tt-脉冲宽度 I-脉冲平顶幅值1.5 2GTGTII 本设计课题是三相全三相全控桥整流电路中有六个晶闸管，触发顺序依次为：VT1VT2VT3VT4VT5VT6，晶闸管必须严格按编号轮流导通，6 个触发脉冲相位依次相差 60O，可以选用 3 个 KJ004集成块和一个 KJ041集成块，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进展脉冲放大，就可以构成三相全控桥整流电路的集成触发电路如图 4-2。(13脚为6路单脉冲输入)(1510脚为6路双脉冲
49、输出)至VT1至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6闸管的特性通过调节控制角大小来调节电压基于设计题目直流电动机调速控制器选用了转速电流双闭环调速控制电路在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电本文首先确定整个设计的方案和框图然后确定主电路电路的设计包括触发电路和脉冲变压器的设计最后即本文的重点设计直流电动机调速控制器电路本文采用转速电流双闭环直流调速系统为对象来设计直流电动机调速控制器为了实现转速和电流两种负反应分别起作用可在系统中设置在里面称作内环转速环在外边称做外环这就形成了转速电流双闭环调速系统先确定其构造形式和设计各元部件并对其参数的计算包括给定电压转速调节器电流调节
50、器检测电路触发电路和稳压电路的参数计算然后最后采用对整个调速-word.zl-图 4-2 三相全控桥整流电路的集成触发电路 36 双闭环调速系统的组成和设计 双闭环调速系统是建立在单闭环自动调速系统上的，实际的调速系统除要求对转速进展调整外,很多生产机械还提出了加快启动和制动过程的要求,这就需要一个电流截止负反应系统。由 5-1图启动电流的变化特性可知，在电机启动时,启动 电流很快加大到允许过载能力值dmI,并且保持不变,在这个 条件下,转速n得到线性增长,当开到需要的大小时,电机的 电流急剧下降到克制负载所需的电流fzI值,对应这种要求可控 硅整流器的电压在启动一开场时应为dmIR,随着转速