變壓器調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用

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1、第一章系統(tǒng)方案選擇與總體設(shè)計(jì)1.1調(diào)速方案的選擇調(diào)速方式的優(yōu)劣直接關(guān)系到調(diào)速的質(zhì)量。根據(jù)電機(jī)的型號(hào)及參數(shù)選擇最優(yōu)方案，以確保系統(tǒng)能夠正常，穩(wěn)定的運(yùn)行。木系統(tǒng)采用育?流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，調(diào)速范圍0-1500r/min,電流過(guò)載倍數(shù)為1.5倍，速度控制精度為0.1%（額定轉(zhuǎn)速時(shí)）。1、系統(tǒng)控制對(duì)象的確定本次設(shè)計(jì)選用直流電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)Pn=llKW、Un=230V、In=47.8A.nn=1450r/min,電樞回路點(diǎn)數(shù)繞組電感La=2.8mH,電流過(guò)載倍數(shù)九=1.5.電樞回路總電阻可取為R=Ra+Rrec=1.8Q,系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.2015s,電磁時(shí)間常數(shù)T

2、l=0.00278s,電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=0.129V*min/ro2、電動(dòng)機(jī)供電方案選擇變壓器調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱G?M系統(tǒng)，用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。只用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。用靜止的可控整流器，例如，品閘管可控整流器，已獲得可調(diào)直流靜止可控整流器又稱V?M系電壓。通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位,即可改變Ud,從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高

3、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM,用很定育?流或不可控整流電源供電，利用宜流斬波器和脈寬調(diào)制交換器產(chǎn)生可變的平均電壓。與V?M系統(tǒng)相比，PWM系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：1）主電路簡(jiǎn)單，需要的功率器件少：2）開(kāi)端頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較少；3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:10000左右:4）若與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)：5）功率開(kāi)關(guān)期間工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通道損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率高；6）育流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流高。本設(shè)計(jì)應(yīng)脈寬調(diào)速要求，采

4、用直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。3、晶體管PWM功率放大器方案選擇方案一：電機(jī)控制方式，這種控制方式的特點(diǎn)是在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)兩只功率管以較高的開(kāi)關(guān)頻率互補(bǔ)開(kāi)關(guān)，保證可以得到理想的正弦輸岀電壓:另兩只功率管以較低的輸出電壓基波頻率工作，從而在很大程度上減小了開(kāi)關(guān)損耗。但又不是固定其屮一個(gè)橋臂始終為低頻（輸出基頻），另一個(gè)橋臂始終為高頻（載波頻率），而是每半個(gè)輸岀電壓周期切換工作，即同一個(gè)橋臂在前半個(gè)周期工作在低頻。而在后半周澤工作在高頻，這樣可以是兩個(gè)橋僭的功率管工作狀態(tài)均衡，對(duì)于選用同樣的功率管時(shí)，使其使用壽命均衡，對(duì)增加可靠性有利。方案二：有記性調(diào)制方式的特點(diǎn)是4個(gè)功率管都工作在較高頻率（載波

5、頻率），雙極性控制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點(diǎn)：1）電流一定連續(xù)；2）可使點(diǎn)擊在四象限運(yùn)行；3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，可以消除靜摩擦死區(qū)；4）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1:20000左右；5）低速時(shí)，毎個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于期間的可靠導(dǎo)。本設(shè)計(jì)選用雙極性控制的橋式可逆PWM變換器。1.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理隨著調(diào)速系統(tǒng)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，傳統(tǒng)的采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無(wú)靜差調(diào)節(jié)，又能較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)只能滿足一般生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速要求。為哦了提高生產(chǎn)率，要求盡量縮短起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間，最好最大可能加速起動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降

6、低，進(jìn)入轉(zhuǎn)矩與負(fù)載相平衡的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。要實(shí)現(xiàn)上訴書(shū)要求，其唯一的途徑就是采用電流負(fù)反饋控制方法，即采用速度、電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在電流控制回路中設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)器，專門(mén)用于調(diào)節(jié)電流量，從而在調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器，形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制。雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)中采用了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間是實(shí)現(xiàn)串級(jí)連接。圖仁2為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)節(jié)器，二者串級(jí)連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制將閘管整流器的觸發(fā)裝置。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)。兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸出都帶有限幅，ASR的輸出限幅什Uim決定了電流

7、調(diào)節(jié)器ACR的給定電壓最大值Uim,對(duì)就電機(jī)的最大電流；電流調(diào)節(jié)器ACR輸出限幅電壓Ucm限制了整流器輸出最大電壓值，限最小觸發(fā)角a。JpJ7A圖1.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖1.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖1?1.1所示。途中Wasr⑸和比佯⑸分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。如果采用PI調(diào)節(jié)器，則有W?(s)=KnS$+l為了引出電流反饋，在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)框圖中必須把電樞電流厶顯露出來(lái)。-Idl