VM双闭环不可逆直流调速标准系统课设 .docx
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1、精品名师归纳总结1 前言直流电动机拖动掌握系统在很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。这主要由于直流电机具有良好的起,制动性能,宜于在大范畴内平滑调速,并且直流拖动掌握系统在理论上和实践上都比较成熟,从掌握的角度来看,它又是沟通拖动掌握系统的基础。由于要对电机进行稳固的转速掌握,双闭环直流调速系统是现今在工业生产中应用最广泛的调速装置。该装置转速掌握稳固,抗干扰才能强但由于直流系统的本身缺陷为得到较大的调速范畴自动掌握的直流调速系统往往采纳变压调速为主。而在变压整流装置中应用最广的是三相全控桥式整流。 这是用于三相全控桥式整流器输出直流电流的谐波小,脉动电流小, 电留恋续性
2、好,往往只需要平波电抗器就可以输出稳固直流。可保证电机稳固运行不会有较大的脉动转矩,不仅保证了拖动系统的稳固同时对直流电机的损耗也小。本设计主要依据直流电机参数确定变压器,整流电路的相关参数,并且依据掌握要求设计双闭环掌握系统的结构及参数。2 主电路结构挑选1 / 18可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目前具有多种整流电路,但从有效降低脉动电流保证电留恋续和电动机额定参数的情形 动身本设计选用三相桥式全控整流电路,其原理如图2-1 所示,习惯将其中阴极连接在一起可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结到 3 个晶闸管(VT1,VT3,VT5 )称为共阴极。阳极连接在一起的
3、3 个晶闸管(VT2 ,VT4, VT6 )称可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为共阳极,另外通常习惯晶闸管从1 至 6 的次序导通,为此将晶闸管按图示的次序编号,即共阴极组中与 a,b,c 三相电源相接的 3 个晶体管分别是 VT1,VT3,VT5 , 共阳极组中与 a,b,c三相电源相接的 3 个晶闸管分别是 VT2 ,VT4,VT6 。图 2-1三相桥式全控整流电路原理图其工作特点为: 1)每个时刻均需 2 个晶闸管同时导通,形成向负载供电的回路,其中1 个晶闸管是共阴极组的, 1 个是共阳极组的,且不能为同一相的晶闸管。 26 个晶闸管的触发脉冲可编辑资料 - - - 欢
4、迎下载精品名师归纳总结按VT1VT2VT3VT4VT5VT6 的次序相为、位依次相差 60 。共阴极组的脉冲依次差可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结120 ,共阳极组也依次差 120 。同一相的上下两个桥臂即 VT1 与VT 4 ,VT3 与VT6 ,VT5 与VT2 脉冲相差 180 。3)整流输出电压 ud 一周期脉动 6 次,每次脉动的波形都一样。 4)在整流电路合闸启动过程中或电流断续时,为保证电路的正常工作,需保证同时导通的2 个晶闸管均有触发脉冲。2.1 变压器参数运算由于整流输出电压 ud 的波形在一周期内脉动6 次的波形相同,因此在运算时只需对一个脉冲进行运算。由
5、此得整流输出平均电压Ud2.34U 2 cos(60 )明显 U dud =440V,假如忽视晶闸管和电抗器的压降,就可以求得变压器副边输出可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电压U 24402.343 / 2=217.1V取U 2 =220V 通常取导通角为30 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结副边输出有效电压为 =2U 2311.1V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结副边输出有效电流I 20.816I d0.816220 =179.5A考虑电机过载系数为1.5 那么输出电可编辑资料 - - - 欢迎下
6、载精品名师归纳总结流应可以达到 270A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结变压器容量为 SN3U 2I 21.732311270=145.43KVA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结考虑到晶闸管和电抗器的压降,变压器本身的漏磁,并依据变压器应留有肯定裕量的原就。应挑选参数为额定容量为 200KVA,副边输出额定电流为 250A的变压器2.2 平波电抗器参数运算在 V-M系统中,脉动电流会增加电机的发热,同时也产生脉动转矩,对生产机械不利, 为了防止或减轻这种影响,须设置平波电抗器。平波电抗器的电感量一般按低速轻载时保证电留恋续的条件来挑选。通常第一给定最小电流Im
7、in 以 A 为单位通常取电动机额定电流的5%-10%, 再利用它运算所需的总电感量(以mH 为单位),减去电枢电感,即得平波电抗器应有的电感值。对于三相桥式整流电路总电感量为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结L=0.693U 2=0.693310=20.13mH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结I d min2207%DNK U103可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电枢电感Lm 的运算公式为LmmH 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2PnN I N可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P 电动机磁极对数,KD 运算系数,
8、对一般无补偿电机:KD =812可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结那么电枢电感 Lm10310221800103220=1.96mH(取 P=2, K D =10)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由 于 变 压 器 的 漏 电 感 很 小 , 可 以 忽 略 不 计 , 那 么 平 波 电 抗 器 电 感 值 取 为L=20.13-1.96=17.17mH ,取其电感值为 18mH,依据电感量大小取其电阻为 0.3 2.3 可控晶闸管参数运算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结通常取晶闸管的断态重复峰值电
9、压U DRM和反向重复峰值电压U RRM中较小的标值作为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结该器件的额定电压。选用时,额定电压要留有肯定裕量,一般取额定电压为正常工作电压时可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结晶闸管所承担峰值电压的 2-3 倍。本设计中峰值电压UTM6U 2759.3V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结故晶闸管电压定额UT 为: U T23U TM1518V-2277.9V 取其电压定额为 2000V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总
10、结晶闸管的电流定额主要由其通态平均电流I T 来标称,规定为晶闸管在环境为40 C 和规可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结定的冷却状态下,稳固结温不超过额定结温是答应流过的最大工频正弦半波电流的平均值。因此在使用时同样应依据实际波形的电流与通态平均电流所造成的发热效应相等,即有效值相等的原就来选取晶闸管的电流定额,并留有肯定裕量。一般取其通态平均电流为此原就所得运算结果的 1.5-2 倍。可按下式运算:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结I T AV =1.52 K fbI MAX ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中运算系数K fb = K f/1
11、.57 Kb 由整流电路型式而定,K f 为波形系数,Kb 为共阴极或共可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结阳极电路的支路数。当00 时,三相全控桥电路K fb =0.368可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结故运算的晶闸管额定电流为IT AV 1.52K fb I MAX=1.52 0.368 220 1.5=182.16可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结242.88A,取 200A。3 双闭环直流调速系统设计双闭环直流调速系统掌握原理图如图3.1 所示速度调
12、剂器依据转速给定电压 U n 和速度反馈可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电压Un的偏差进行调剂,其输出是电流的给定电压Ui (对于直流电动机来说,掌握电枢电可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结流就是掌握电磁转矩,相应的可以调速)。电流调剂器依据电流给定电压Ui 和电流反馈电压可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Ui 的偏差进行调剂,其输出是功率变换器件(三相整流装置)的的掌握信号Uc 。通过 Uc 电压进而调剂镇流装置的输出,即电机的电枢电压,由于转速不能突变,电枢电压转变后,电可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结枢电流跟着发生变化,相应的电
13、磁转矩也跟着变化,由TTJ dn ,只要 T 与T 不相等那可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结eLeLdt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稳,n 不变后, 达到稳固。图 3.1 双闭环直流调速系统电路原理图在双闭环直流调速系统中, 转速和电流调剂器的结构挑选与参数设计须从动态校正的需要来解决。假如采纳单闭环中的伯德图设计串联校正装置的方法设计双闭环调速系统这样每次 都需要先求出该闭环的原始系统开环对数频率特性,在依据性能指标确定校正后系统的预期 特性,经过反复调试才能确定调剂器的特性,从而选定其结构并运算参数但是这样运算会比 较麻烦。所以本设
14、计采纳工程设计方法:先确定调剂器的结构,以确保系统稳固,同时满意 所需的稳固精度。再挑选调剂器的参数,以满意动态性能指标的要求。这样做,就把稳,准, 快和抗干扰之间相互交叉的冲突问题分成两步来解决,第一步先解决主要冲突,即动态稳固性和稳固精度,然后再进一步满意其他动态性能指标。依据“先内环后外环” 的一般系统设计原就,从内环开头,逐步向外扩展。在这里,第一设计电流调剂器,然后把整个电流环看作是转速调剂系统中的一个环节,再设计转速调剂器如图3.2 所示为双闭环直流调速系统动态结构框图。图 3.2双闭环直流调速系统动态结构框图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在双闭环调速系统在稳态工
15、作中,当转速和电流两个调剂器都不饱和时,各变量之间有以下关系:*UUnnnn0U *UIIiiddLUC nI RC U* /IR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结cUd0edendL可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KsKsKs在稳态工作点上,转速 n 是由给定电压 Un* 打算的, ASR的输出量 Ui * 是有负载电流 I dL 打算的,而掌握电压 Uc 的大小就同时取决于 n 和 I d。这些关系反映了 PI 调剂器不同于 P调剂器的特点。 P调剂器的输出量总是正比于其输入量,而PI 调剂器就不然,其输出量在动态过程中打算于输入量的积分,达到稳态时,输入为零
16、,输出的稳态值与输入无关,而是由它后面环节的需要打算的。后面需要 PI 调剂器供应多么大的输出值,它就能供应多少,直到饱和为止。双闭环调速系统的稳态参数运算和无静差系统的稳态运算相像,依据各调剂器的给定与反馈值运算有关的反馈系数U *可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结转速反馈系数电流反馈系数nmaxnmaxU* imI d m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结本设计中电流调剂器输出负限幅值为0V,正限幅值为 10V。转速调剂器输出负限幅值为 10V, 正限幅值为 0V。依据已知参数可求得转速反馈系数为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结*U nm10V
17、0.0055Vmin/ r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结nmax1800r / min可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电流反馈系数为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Uim*10V0.03 V / A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Id2201.5 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结另外由U NI N RaCen N依据电机参数得 Ce44022018000.0880.2337Vmin/ r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.1 电流调剂器的设计在图 3.2 画线结构框图中, 反电动势与电流反馈的
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