可逆直流調(diào)速系統(tǒng)

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1、廣東石油化工學(xué)院計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院自動(dòng)化系電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)　電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)　——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程　設(shè)計(jì)題目邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)班別電氣07-1班姓名鄧藝學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師楊柏松專業(yè)主任王濤日期2011-1-615邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)省去了環(huán)流電抗器，沒有了附加的環(huán)流損耗，節(jié)省變壓器和晶閘管裝置的附加設(shè)備容量。和有環(huán)流系統(tǒng)相比，因換流失敗造成的事故率大為降低。關(guān)鍵詞：無環(huán)流；可逆直流調(diào)速系統(tǒng)；邏輯控制器引言在可逆調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)最基本的要素就是能改變旋轉(zhuǎn)方向。而要改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，必須改

2、變電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的方向。改變電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的方向有兩種辦法：一種是改變電動(dòng)機(jī)電樞電流的方向，實(shí)際是上是改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓的極性，第二種是改變勵(lì)磁磁通的方向。與此對(duì)應(yīng)，V-M系統(tǒng)的可逆線路有兩種方式，電樞反接線路和勵(lì)磁反接可逆線路。對(duì)于大容量的系統(tǒng)，從生產(chǎn)角度出發(fā)，往往采用既沒有直流平均環(huán)流，又沒有脈動(dòng)環(huán)流的無環(huán)流可逆系統(tǒng)，無環(huán)流可逆系統(tǒng)省去了環(huán)流電抗器，沒有了附加的環(huán)流損耗，節(jié)省變壓器和晶閘管裝置的附加設(shè)備容量。和有環(huán)流系統(tǒng)相比，因換流失敗造成的事故率大為降低。因此，邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)中被廣泛運(yùn)用。一、設(shè)計(jì)目的1、了解并熟悉邏輯無環(huán)流可逆直

3、流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。2、掌握各控制單元的原理和作用。3、了解邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方法。二、邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元環(huán)節(jié)介紹1、速度調(diào)節(jié)器（ASR）速度調(diào)節(jié)器是一個(gè)帶有電壓限幅的P-I調(diào)節(jié)器。它主要有主調(diào)節(jié)器和最大電壓限幅環(huán)節(jié)組成，調(diào)節(jié)器的工作與封鎖由調(diào)節(jié)器釋放環(huán)節(jié)所形成的封鎖信號(hào)所控制。電位器為電壓限幅調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)圖如右所示：152、電流調(diào)節(jié)器（ACR）電流調(diào)節(jié)器主要由絕對(duì)值放大器、比例積分器、積分器并帶有電流反饋信號(hào)形成的電路組成。電位器分別調(diào)整比例器、比例積分器電路的放大倍數(shù)。其結(jié)構(gòu)圖如右圖所示：3、無環(huán)流邏輯控制器(DLC

4、)在無環(huán)流控制系統(tǒng)中，反并聯(lián)的兩組整流橋需要根據(jù)所要求的電樞電流極性來選擇其中一組整流橋運(yùn)行，而另一組整流橋觸發(fā)脈沖是被封鎖的。兩組整流橋的切換是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩極性需要反向時(shí)由邏輯裝置控制進(jìn)行的。其切換順序可歸納如下：①由于轉(zhuǎn)速給定變化或負(fù)載變動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩極性反向。②由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出反映這一轉(zhuǎn)矩的極性，并由邏輯裝置對(duì)該極性進(jìn)行判斷，然后發(fā)出切換開始的指令。③使導(dǎo)通側(cè)的整流橋（例如正組橋）的電流迅速減小到零。④由零電流檢測(cè)器得到零電流信號(hào)后，經(jīng)～延時(shí)，確認(rèn)電流實(shí)際值為零，封鎖原導(dǎo)通側(cè)整流橋的觸發(fā)脈沖。⑤由零電流檢測(cè)器得到零電流信號(hào)后，經(jīng)延時(shí)，

5、確保原導(dǎo)通側(cè)整流橋晶閘管完全阻斷后，開放待工作側(cè)整流橋（例如反組橋）的觸發(fā)脈沖。⑥電樞內(nèi)流過與切換前反方向的電流，完成切換過程。根據(jù)邏輯裝置要完成的任務(wù)，它由電平檢測(cè)、邏輯判斷、延時(shí)電路和聯(lián)鎖保護(hù)電路四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，邏輯裝置的功能和輸入輸出信號(hào)如圖4所示：15圖4無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC其輸入為電流給定或轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號(hào)和零電流檢測(cè)信號(hào)，輸出是控制正組晶閘管觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào)和反組晶閘管觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào)。三、邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元環(huán)節(jié)1、電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)（1）電流環(huán)固有部分傳遞函數(shù)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電流環(huán)，其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。由圖3可以

6、看到電流環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)中有復(fù)數(shù)求和的部分,這對(duì)于計(jì)算調(diào)節(jié)器是不利的,為此需要對(duì)圖3作一些簡(jiǎn)化工作。圖3　電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖在計(jì)算電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí),可以把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速看成恒量,亦即可把反電動(dòng)勢(shì)E看成恒量,從而把E略去,本系統(tǒng)假定為理想空載,即=0,并略去E的影響。將非單位負(fù)反饋系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閱挝回?fù)反饋系統(tǒng),將高頻段小慣性群的近似處理。當(dāng)把電流反饋環(huán)節(jié)的慣性時(shí)間常數(shù)τfi和逆變裝置等效時(shí)間常數(shù)τv近似為小時(shí)間常數(shù)時(shí),可以用一個(gè)時(shí)間常數(shù)τΣi來近似等效,即15以上分析可得出電流環(huán)等效圖(見圖4),由圖4可寫出圖4　電流環(huán)等效變換圖（2）　選擇電流調(diào)節(jié)器根據(jù)對(duì)電

7、流環(huán)的設(shè)計(jì)要求,電流環(huán)應(yīng)按二階典型系統(tǒng)K=1/2τΣi來設(shè)計(jì),即電流環(huán)預(yù)期開環(huán)頻率特性為由GP(s)表達(dá)式可知,電流環(huán)固有部分的傳遞函數(shù)由兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)組成,其中一個(gè)慣性環(huán)節(jié)用小時(shí)間常數(shù)τΣi來表示。顯然,在上述條件下,電流調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI調(diào)節(jié)器,即即：152、速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)（1）電流閉環(huán)傳遞函數(shù)由公式(6)可知校正后電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。圖5　電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖于是電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為ωcnΦ1/(5τΣi)時(shí),可以把式(8)的振蕩環(huán)節(jié)近似處理為一階慣性環(huán)節(jié),即（2）速度環(huán)結(jié)構(gòu)圖將電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)取代圖1中的電流環(huán),并將非單位負(fù)反饋?zhàn)儞Q成單位15負(fù)反饋

8、系統(tǒng),將小慣性環(huán)節(jié)合并,簡(jiǎn)化可得如圖6。圖6　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)其中小慣性群的時(shí)間常數(shù)τΣn為（3）選擇速度調(diào)節(jié)