直流電機閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計

1、學(xué)科門類： 單位代碼 ： 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）直流電機閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名所學(xué)專業(yè) 班 級 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 XXXXXXXXX系二*年XX月摘要雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是一個復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)，是目前直流調(diào)速系統(tǒng)中的主流設(shè)備，具有調(diào)速范圍寬、平穩(wěn)性好、穩(wěn)速精度高等優(yōu)點，在理論和實踐方面都是比較成熟的系統(tǒng)，在拖動領(lǐng)域中發(fā)揮著極其重要的作用。由于直流電機雙閉環(huán)調(diào)速是各種電機調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)，本文就直流電機調(diào)速進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，從直流電機的基本特性到單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，然后進(jìn)行雙閉環(huán)直流電機設(shè)計方法研究，最后用實際系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計，并采用MATLAB6.5/SIMULINK進(jìn)行仿真，分析了雙閉環(huán)調(diào)速系

2、統(tǒng)的工程設(shè)計方法中由于忽略和簡化造成的誤差。對于雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，在設(shè)計和調(diào)試過程中有大量的參數(shù)需要計算和調(diào)整，運用傳統(tǒng)的設(shè)計方法工作量大，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy。本文對雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行輔助設(shè)計，選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，進(jìn)行參數(shù)計算和近似校驗，根據(jù)給出和計算出的相應(yīng)參數(shù)，建立起制動、抗電網(wǎng)電壓擾動和抗負(fù)載擾動的MATLAB/SIMULINK仿真模型，分析轉(zhuǎn)速和電流的仿真波形，并進(jìn)行調(diào)試，使雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)趨于完善、合理。仿真結(jié)果證明了該方法的可行性和合理性。關(guān)鍵詞：直流電機 雙閉環(huán) PID控制 MATLAB/SIMULINKAbstractThe double closed loop direct c

3、urrent velocity modulation system is a complex automatic control system, is in the present direct current velocity modulation system mainstream equipment, has the velocity modulation scope width, the stability is good, the steady fast precision higher merit, in the theory and the practice aspect all

4、 is the quite mature system, in drives in the domain to play the extremely vital role.Because the direct current machine double closed loop velocity modulation is each kind of electrical machinery velocity modulation system foundation, this article has conducted more systematic research on the direc

5、t current machine velocity modulation, from the direct current machine basic characteristic to the single closed loop velocity modulation system, then conducts the double closed loop direct current machine design method research, finally uses the actual system to carry on the engineering design, and

6、 uses MATLAB6.5/Simulink to carry on the simulation, has analyzed in the double closed loop velocity modulation system engineering design method because neglects the error which creates with the simplification.Regarding the double closed loop direct current velocity modulation system, has the massiv

7、e parameters in the design and the debugging process to need to calculate and to adjust, the utilization tradition design method work load is big, system debugging difficulty,according to produces the corresponding parameter which and calculates, establishes applies the brake, the anti- electrical n

8、etwork voltage perturbation and the anti-load perturbation MATLAB/Simulink simulation model, the analysis rotational speed and the electric current simulation profile, and carries on the debugging, enable the double closed loop direct current velocity modulation system to tend to the consummation, i

9、s reasonable. The simulation result has proven this method feasibility and the rationality.Keywords: Direcent mact currhine Double closed loop PID control, MATLAB/SIMULINK目錄摘要IAbstractII目錄III1緒論11.1 電動機的概述11.1.1 電動機的分類11.2 直流電機的工作原理21.3 直流電機的控制方式31.4 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜態(tài)特性31.4.1 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖51.4.1 系統(tǒng)靜特性52雙閉環(huán)直流

10、調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和動態(tài)性能分析72.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型72.2 起動過程分析82.2.1 起動過程82.2.2 分析結(jié)果102.3 動態(tài)抗擾性能分析112.3.1 抗負(fù)載擾動112.3.2 抗電網(wǎng)電壓擾動122.3.3 對比分析122.4 轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器的作用132.4.1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用132.4.2 電流調(diào)節(jié)器的作用133 直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計143.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計方案143.2 主電路設(shè)計與參數(shù)計算153.2.1 主電路原理圖153.2.2 整流變壓器的設(shè)計163.2.3 晶閘管元件選擇193.2.4 電抗器參數(shù)的計算203.2.5 勵磁

11、電路223.2.6 三相橋式全控整流電路223.2.7 晶閘管觸發(fā)電路253.3 直流調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)283.3.1 過電壓保護(hù)283.3.2 電流保護(hù)323.4 控制電路設(shè)計333.4.1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計343.4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計374 系統(tǒng)建模與仿真394.1 調(diào)速系統(tǒng)仿真模型的建立394.2 仿真結(jié)果404.3 仿真結(jié)果分析43總結(jié)44致謝45參考文獻(xiàn)46附錄1471緒論1.1 電動機的概述1.1.1 電動機的分類按其功能可分為驅(qū)動電動機和控制電動機；按電能種類分為直流電動機和交流電動機；從電動機的轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)電源頻率之間的關(guān)系來分類可分為同步電動機與異步電動機；按電源相數(shù)來分類可分

12、為單相電動機和三相電動機；按防護(hù)型式可分為開啟式、防護(hù)式、封閉式、隔爆式、防水式、潛水式；按安裝結(jié)構(gòu)型式可分為臥式、立式、帶底腳、帶凸緣等；按絕緣等級可分為E級、B級、F級、H級等。 直流電機 是電機的主要類型之一。一臺直流電機即可作為發(fā)電機使用，也可作為電動機使用，用作直流發(fā)電機可以得到直流電源，而作為直流電動機，由于其具有良好的調(diào)速性能，在許多調(diào)速性能要求較高的場合，仍得到廣泛使用。這是最最普通的電機了，小朋友們玩的的電動玩具全部用的是直流電動機，直流電機最大的問題是你沒法精確控制電機轉(zhuǎn)的圈數(shù)，也就前面所說的位置控制。必須加上一個編碼盤，來進(jìn)行反饋，才能獲得實際轉(zhuǎn)的圈數(shù)。1.2.2 直流電

13、機的用途直流電機是電機的主要類型之一。一臺直流電機即可作為發(fā)電機使用，也可作為電動機使用，用作直流發(fā)電機可以得到直流電源，而作為直流電動機，由于其具有良好的調(diào)速性能，在許多調(diào)速性能要求較高的場合，仍得到廣泛使用。(1）作電源用-直流發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為直流電能。(2）作動力用-直流電動機將直流電能轉(zhuǎn)化為機械能。(3）做勵磁機用一般小于10萬kW即100MW的單機同步發(fā)電機要用直流發(fā)電機作為勵磁機。(4）信號傳遞-直流測速發(fā)電機將機械信號轉(zhuǎn)換為電信號。(5）信號傳遞-直流伺服電動機將控制信號轉(zhuǎn)換為機械信號。1.2 直流電機的工作原理圖11 直流電動機的原理圖如上圖（a）所示，直流電流從電刷 A

14、流入，經(jīng)過線圈abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。此時載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。實用中的直流電動機轉(zhuǎn)子上的繞組也不

15、是由一個線圈構(gòu)成，同樣是由多個線圈連接而成，以減少電動機電磁轉(zhuǎn)矩的波動，繞組形式同發(fā)電機。將直流電機的工作原理歸納如下：1. 將直流電源通過電刷接通電樞繞組，使電樞有電流流過。 2. 電機內(nèi)部有磁場存在。 3. 載流的轉(zhuǎn)子（即電樞）導(dǎo)體將受到電磁力 f 的作用 f=Blia （左手定則）。 4. 所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子以n(轉(zhuǎn)/分)旋轉(zhuǎn)，以便拖動機械負(fù)載。1.3 直流電機的控制方式直流電機的控制方式有：開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 它們各具特點。1. 閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬得多。2. 如果比較同一n0的開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)靜差率小得多。3. 當(dāng)要求的靜差率一

16、定時，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。4. 要取得上述三條優(yōu)越性，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。閉環(huán)系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性,從而在保證一定靜差率的要求下,能夠提高調(diào)速范圍,為此所需要付出的代價是,須增設(shè)檢測與反饋裝置和電壓放大器。在開環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載電流增大時，電樞壓降也增大，轉(zhuǎn)速只能老老實實地降下來；閉環(huán)系統(tǒng)裝有反饋裝置，轉(zhuǎn)速稍有降落，反饋電壓就感覺出來了，通過比較和放大，提高晶閘管裝置的輸出電壓Ud，使系統(tǒng)工作在新的機械特性上，因而轉(zhuǎn)速又有所回升。1.4 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜態(tài)特性為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)

17、節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行串級聯(lián)接,如圖1.2所示。圖1.2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理框圖ASR轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié) ACR電流環(huán)節(jié) GT觸發(fā)裝置 TG測速發(fā)電機 TA電流互感器 /轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓 /電流給定電壓和電流反饋電壓ASR轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié) ACR電流環(huán)節(jié) TG測速發(fā)電機 TA電流互感器 UPE電力電子變換器GT觸發(fā)裝置 /轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓 /電流給定電壓和電流反饋電壓這就是說，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外邊，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了

18、獲得良好的靜、動態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，其原理圖如圖3.2所示。圖1.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖在圖上標(biāo)出了兩個調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實際極性,它們是按照觸發(fā)裝置GT的控制電壓為正電壓的情況標(biāo)出的,并考慮到運算放大器的倒相作用。圖中還表示出，兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅（飽和）電壓是，它決定了電流調(diào)節(jié)器給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓是，它限制了晶閘管整流器輸出電壓的最大值。1.4.1 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖。它可以很方便地根據(jù)上圖的原理圖畫出來，只要注意用帶限幅

19、的輸出特性表示PI調(diào)節(jié)器就可以了。分析靜特性的關(guān)鍵是掌握這樣的PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征。圖1.4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖a轉(zhuǎn)速反饋系數(shù); b 電流反饋系數(shù) 其存在兩種狀況：1.飽和輸出達(dá)到限幅值當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和；換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。2.不飽和輸出未達(dá)到限幅值當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，PI 作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總是零。 1.4.1 系統(tǒng)靜特性實際上，在正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。 雙閉環(huán)直流調(diào)速

20、系統(tǒng)的靜特性如圖所示，圖1.5 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性1. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和，式中a，b 轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)。由第一個關(guān)系式可得從而得到上圖靜特性的CA段與此同時，由于ASR不飽和，從上述第二個關(guān)系式可知: 。這就是說，CA段靜特性從理想空載狀態(tài)的 Id = 0 一直延續(xù)到=，而一般都是大于額定電流的。這就是靜特性的運行段，它是水平的特性。2. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和這時，ASR輸出達(dá)到限幅值，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)時式中，最大電流 是由我們自己選定的，取決于電機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。上試所描述的

21、靜特性是上圖中的AB段，它是垂直的特性。這樣的下垂特性只適合于 n ，則 ，ASR將退出飽和狀態(tài)2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和動態(tài)性能分析2.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即可繪出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示。 圖2.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖U*na Uc-IdLnUd0Un+-b +-UiWASR(s)WACR(s)Ks Tss+11/RTl s+1RTmsU*iId1/Ce+E 圖中WASR(s)和WACR(s)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 2.2 起動過程分

22、析前已指出，設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個重要目的就是要獲得接近理想起動過程，因此在分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能時，有必要首先探討它的起動過程。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，轉(zhuǎn)速和電流的動態(tài)過程示于下圖。2.2.1 起動過程由于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成圖中標(biāo)明的I、II、III三個階段。第I階段電流上升的階段（0 t1）：n OOtIdm IdL Id n* IIIIIIt4 t3 t2 t1 圖2.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形 突加給定電壓后，上升，當(dāng)小于負(fù)載電流時，電機還不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)后，電機開始起動，由于機電慣

23、性作用，轉(zhuǎn)速不會很快增長，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值，強迫電流迅速上升。直到，=，=電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了的增長，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。第 II 階段恒流升速階段（t1 t2）：n IdL Id n* Idm OOIIIIIIt4 t3 t2 t1 tt 在這個階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。與此同時，電機的反電動勢E也按線性增長，對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，E是一個線性漸增的擾動量，為

24、了克服它的擾動，和也必須基本上按線性增長，才能保持恒定。當(dāng)ACR采用PI調(diào)節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓必須維持一定的恒值，也就是說，應(yīng)略低于。恒流升速階段是起動過程中的主要階段。為了保證電流環(huán)的主要調(diào)節(jié)作用，在起動過程中 ACR是不應(yīng)飽和的，電力電子裝置UPE的最大輸出電壓也須留有余地，這些都是設(shè)計時必須注意的。第 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段（ t2 以后）： 當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減少到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值，所以電機仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負(fù)，使它開始退出飽和狀態(tài)，和很快下降。但是，只要仍大于負(fù)載電流，轉(zhuǎn)速就

25、繼續(xù)上升。直到=時，轉(zhuǎn)距=，則dn/dt=0，轉(zhuǎn)速n才到達(dá)峰值(t=t3時)。此后，電動機開始在負(fù)載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在一小段時間內(nèi)（ t3 t4），直到穩(wěn)定，如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會有一些振蕩過程。2.2.2 分析結(jié)果綜上所述，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點： 飽和非線性控制；轉(zhuǎn)速超調(diào)準(zhǔn)；時間最優(yōu)控制。1. 飽和非線性控制根據(jù)ASR的飽和與不飽和，整個系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)：當(dāng)ASR飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；當(dāng)ASR不飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，整個系統(tǒng)是一個無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)表現(xiàn)為電流隨動系統(tǒng)。2. 轉(zhuǎn)速超調(diào)由于ASR采用了飽和非

26、線性控制，起動過程結(jié)束進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段后，必須使轉(zhuǎn)速超調(diào)，ASR的輸入偏差電壓為負(fù)值，才能使ASR退出飽和。這樣，采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)必然有超調(diào)。3. 準(zhǔn)時間最優(yōu)控制起動過程中的主要階段是第II階段的恒流升速，它的特征是電流保持恒定。一般選擇為電動機允許的最大電流，以便充分發(fā)揮電動機的過載能力，使起動過程盡可能最快。這階段屬于有限制條件的最短時間控制。因此，整個起動過程可看作為是一個準(zhǔn)時間最優(yōu)控制。2.3 動態(tài)抗擾性能分析一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動態(tài)性能。對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能是抗擾性能。主要是抗負(fù)載擾動和抗電網(wǎng)電壓擾動的性能。2.3.1 抗負(fù)載擾動a

27、 1/CeU*nnUd0Un+-ASR1/R Tl s+1R TmsKsTss+1ACRb U*iUi-EId圖2.3直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)抗負(fù)載擾作用由動態(tài)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，負(fù)載擾動作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR來產(chǎn)生抗負(fù)載擾動的作用。在設(shè)計ASR時，應(yīng)要求有較好的抗擾性能指標(biāo)。 2.3.2 抗電網(wǎng)電壓擾動U*n-IdLUn+-ASRa 1/CenUd01/R Tl s+1R TmsIdKsTss+1-EUd圖2.4 直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)抗擾作用a)單閉環(huán)系統(tǒng)a 1/CeU*nnUd0Un+-ASR1/R Tl s+1R TmsIdKsTss+1ACRb U*iUi-Eb)雙閉環(huán)系統(tǒng)

28、Ud電網(wǎng)電壓波動在整流電壓上的反映2.3.3 對比分析在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動的作用點離被調(diào)量較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)作用受到多個環(huán)節(jié)的延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電壓擾動的性能要差一些。雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動可以通過電流反饋得到比較及時的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來，抗擾性能大有改善。因此，在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動引起的轉(zhuǎn)速動態(tài)變化會比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。2.4 轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器的作用2.4.1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用1. 使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)無靜差。2. 對負(fù)載變化起抗擾作用。3. 其飽和輸出限幅值作為系統(tǒng)最大電流的給定，起飽和非線性控制作用，以實現(xiàn)系

29、統(tǒng)在最大電流約束下起動過程。2.4.2 電流調(diào)節(jié)器的作用1. 對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾作用。2. 起動時保證獲得允許的最大電流。3. 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。4. 當(dāng)電機過載甚至于堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護(hù)作用。如果故障消失，系統(tǒng)能夠自動恢復(fù)正常3 直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計方案1. 供電方案的選擇：變電壓調(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制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉(zhuǎn)變流機組簡稱G-M系統(tǒng)，用交流電動機和直流發(fā)電機組成機組，以獲得可調(diào)的直流

30、電壓。適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費用高、效率低、維護(hù)不便。用靜止的可控整流器，例如，晶閘管可控整流器，以獲得可調(diào)直流靜止可控整流器又稱V-M系電壓。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變Ud，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM，用恒定直流或不可控整流電源供電，利用直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器產(chǎn)生可變的平均電壓。受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。根據(jù)本此設(shè)計的技術(shù)要求和特點選V-M系統(tǒng)。在V-M系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸

31、出，瞬時電壓Ud。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。考慮使電路簡單、經(jīng)濟且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點。并且晶閘管可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應(yīng)快、體積小、重量輕、投資省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同時，由于電機的容量較大，又要求電流的脈動小。綜上，選用晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。2. 總體結(jié)構(gòu)選擇電動機額定電壓為220V，為保證供電質(zhì)量，應(yīng)采用三相減壓變壓器將電源電壓降低，為避免三次諧波對電源干擾，主變壓器采用D/Y聯(lián)結(jié)。為使

32、線路簡單、工作可靠、裝置體積小，宜選用KC04組成的六脈沖集成電路。因調(diào)速精度要求高，為獲得良好的靜、動態(tài)性能，故選用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，且兩個調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，電流反饋進(jìn)行限流保護(hù)，出現(xiàn)故障電流時由快速熔斷器切斷這電路電源。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)采用減壓調(diào)速方案，故勵磁應(yīng)該保持恒定，勵磁繞組采用三相不控橋式整流電路供電，電源可從主變壓器二次側(cè)引入整體電路原理圖見附錄1。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理框圖如圖1.2所示。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖1.3所示。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。3.2 主電路設(shè)計與參數(shù)計算3.2.1 主電路原理圖直流調(diào)速系統(tǒng)由晶閘管直流電

33、機組成的主電路部分包括以下幾部分：交流電源、晶閘管可控整流器、同步6脈沖觸發(fā)器、移相控制環(huán)節(jié)和電動機等。主電路原理圖如圖3.1所示。電源接入主回路之前先要接一個空氣開關(guān)，以保護(hù)主回路。再經(jīng)過整流變壓器T降壓，電源由380V(AC)變?yōu)?20V(AC)，再經(jīng)過各相一個快速熔斷器接入晶閘管全橋整流電路。這三個熔斷器主要保護(hù)晶閘管，作為過電流保護(hù)器件。變壓器一次側(cè)和二次側(cè)過電壓保護(hù)均采用阻容吸收保護(hù)電路。圖3.1 主電路原理圖。3.2.2 整流變壓器的設(shè)計工業(yè)供電電壓為AC 380V，而電動機的額定電壓為220V，所以必須通過降壓變壓器使之達(dá)到系統(tǒng)要求。本設(shè)計采用的是直流電機，故還須通過整流電路使之

34、變成連續(xù)的直流電壓。為避免三次諧波對電源的干擾，整流變壓器采用D/Y-11聯(lián)結(jié)的三相全控橋式接法，如圖3.2所示：圖3.2 整流變壓器三相全控橋式連接圖1. 變壓器二次側(cè)電壓U2的計算是一個重要的參數(shù)，選擇過低就會無法保證輸出額定電壓。選擇過大又會造成延遲角加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。要比較精確地計算二次相電壓必須考慮以下因素：(1) 最小控制角。在一般可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)的取3035的范圍。(2) 電網(wǎng)電壓波動。根據(jù)規(guī)定電網(wǎng)允許波動+5%-10%，考慮在電網(wǎng)電壓最低時要求能保證最大整流輸出電壓，故通常取波動系數(shù)。(3) 變壓器漏抗產(chǎn)生的換相壓降：(4) 晶閘管或整流二極

35、管的正向?qū)▔航??？紤]了以上因素后，變壓器二次電壓的計算公式為： (3-1)式中，整流電路輸出電壓最大值；為主電路中電流經(jīng)過幾個串聯(lián)晶閘管的正向壓降；A理想情況時整流電壓與二次電壓之比，即，三相橋式整流A為2.34；C線路接線方式系數(shù)，三相橋式整流C為0.5；變壓器短路電壓比，10100KVA取，容量越大，也越大；變壓器二次側(cè)實際工作電流與變壓器二次側(cè)額定電流之比，應(yīng)取最大值。所以，根據(jù)設(shè)計要求取，, , ,代入式（3-1）得： 電壓比。2. 一次側(cè)電流和二次側(cè)相電流的計算在可控硅整流電路中，交流側(cè)電流有效值與直流側(cè)整流電流之間，存在著固定的比例關(guān)系，即；其中比例系數(shù)因整流電路而異，例如三相橋

36、式整流電路帶大電感負(fù)載變壓器二次電流有效值為： (3-2)由式(3-2)此可得：, ；取電動機額定電流16.2A，考慮變壓器勵磁電流和變比，得：3. 變壓器容量的計算一次側(cè)的容量為：； (3-3)二次側(cè)的容量為：； (3-4)變壓器平均容量： (3-5)式中，；從上述數(shù)據(jù)可得變壓器參數(shù)如下表3.1所示：相數(shù)接線容量一次側(cè)電壓一次側(cè)電流二次側(cè)電壓二次側(cè)電流3D/Y-1125.21KVA380 V39.23A128V110.98A表3.1 變壓器參數(shù)3.2.3 晶閘管元件選擇1. 晶閘管的額定電壓晶閘管實際承受的最大峰值電壓，乘以(23)倍的安全裕量，參照標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓，即

37、 (3-6)整流電路形式為三相全控橋，而，代入式(3-6),則=636.96940.48V取2. 晶閘管的額定電流選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過的額定電流有效值大于實際流過管子電流最大有效值，即。晶閘管電流有效值： (3-7)考慮(1.52)倍的裕量，則晶閘管的額定電流： (3-8)式中，取電動機額定電流136A，代入式(3-8)得：(1.52) 0.368136=75.07100.10A取。故選晶閘管的型號為KP10010D。此外，還需注意以下幾點：1. 當(dāng)周圍環(huán)境溫度超過時，應(yīng)降低元件的額定電流值。2. 當(dāng)元件的冷卻條件低于標(biāo)準(zhǔn)要求時，也應(yīng)降低元件的額定電流值。3. 關(guān)鍵、重

38、大設(shè)備，電流裕量可適當(dāng)選大些。3.2.4 電抗器參數(shù)的計算為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計算主要是電感量的計算。1. 維持輸出電流連續(xù)的臨界電感量 (3-9)式中，K1與整流電路有關(guān)的計算系數(shù)，三相全控橋式K1=0.693； 變壓器二次側(cè)相電壓，； 電路所需的最低電流，一般為5%10%Id，在此取5%。所以， 2. 限制輸出電流脈動的電感量 (3-10)式中，整流電路輸出電壓最大值；變壓器二次側(cè)相電壓，；輸出最低頻率分量的頻率值，三相全控橋式電路；給定的允許電流脈動系數(shù)，通常

39、三相整流電路中取到5%10%之間，此處??；取電流有效值，即?？傻茫?3. 電動機電感量 電動機的電感可按下式計算： (3-11)式中：、直流電動機的額定電壓、電流與轉(zhuǎn)速，； 電動機磁極對數(shù)，；計算系數(shù)，一般無補償電動機KD=812，快速無補償電動機KD=68，有補償電動機KD=56，此處取。由此可得： 4. 變壓器的漏感變壓器的漏感可按下式計算： (3-12)式中：計算系數(shù)，三相橋式整流電路；變壓器短路電壓比，一般取。將、代入式(3-11)可得：5. 實際串入電抗器的電感量輸出電流連續(xù)的實際臨界電感量限制電流脈動時的實際電感量 取較大者做為串入電抗器的電感量，即。3.2.5 勵磁電路該雙閉環(huán)調(diào)

40、速系統(tǒng)采用減壓調(diào)速方案，故勵磁應(yīng)該保持恒定，勵磁繞組采用三相不控橋式整流電路供電，電源可從主變壓器二次側(cè)引入。勵磁電路如圖3.3所示。圖3.3 勵磁電路3.2.6 三相橋式全控整流電路三相橋式整流電路如圖3.4所示。圖3.4 三相橋式全控整流電路三相橋式整流電路中，共陰極組的自然換流點(=0)在t1、t3、t5時刻，分別觸發(fā)VT1，VT3，VT5晶閘管，共陽極組的自然換流點(=0)在t2、t4、t6時刻，分別觸發(fā)VT2，VT4，VT6晶閘管，兩組的自然換流點對應(yīng)相差60度，電路各自在本組內(nèi)換流，即VT1VT3VT5VT1, VT2VT4VT6VT2，每個管子輪流導(dǎo)通120度。在t1t2期間U相

41、電壓較正V相電壓較負(fù)，在觸發(fā)脈沖作用下，VT6，VT1管同時導(dǎo)通，電流從U相流出，經(jīng)VT1負(fù)載VT6流回V相，負(fù)載上得到UV相電壓。從t2開始U相電壓仍保持電位最高，但W 相電壓開始比V相更負(fù)了，此時脈沖Ug2觸發(fā)VT2導(dǎo)通，迫使VT6承受反壓而關(guān)斷，負(fù)載電流從VT6換到VT2，在t2t3期間，電流路徑為U相VT1負(fù)載VT2W相，負(fù)載上得到UW相電壓。在t3時刻，由于V相電位比U相高，故觸發(fā)VT3導(dǎo)通后，能迫使VT1關(guān)斷，電流從VT1中換到VT3。依次類推，t3t4是VW相供電，VT2，VT3導(dǎo)通；t4t5期間是VU相供電，VT3，VT4管導(dǎo)通；t5t6期間為WU相供電，VT4，VT5管導(dǎo)通，

42、t6t7為WV相供電，VT5，VT6管導(dǎo)通，t7t8重復(fù)UV相供電，VT6，VT1管導(dǎo)通。對共陰極而言，其輸出電壓波形是三相電壓波形正半周期的包絡(luò)線，對共陽極而言，是負(fù)半周期的包絡(luò)線。三相全控橋式整流的輸出電壓為兩組輸出電壓之和，是相電壓正負(fù)包絡(luò)線的面積，其平均直流電壓。整流后的波形如圖3.5所示。以上的分析說明，整流輸出電壓的波形在一周內(nèi)脈動6次，且每次脈動的波形相同，因此在計算其平均值時，只需對一個脈波(即1/6周期) 進(jìn)行計算即可。此外，以線電壓的過零點為時間坐標(biāo)的零點，于是可得當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(即帶電阻負(fù)載)的平均值為：帶電阻負(fù)載時，整流電壓平均值為：圖3.5 三相橋式全控整流電路

43、電壓波形圖晶閘管同時導(dǎo)通的是：KP6-KP1，KP1-KP2，KP2-KP3，KP3-KP4，KP4-KP5，KP5-KP63.2.7 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路如圖3.6所示。電路由同步變壓器提供同步信號，變壓器提供正負(fù)15V的直流電源，同步信號在觸發(fā)器內(nèi)經(jīng)過觸發(fā)脈沖的生成、放大以后經(jīng)輸出端到晶閘管的門極，當(dāng)同步觸發(fā)脈沖來臨的時候，晶閘管已經(jīng)加上了正向壓降，所以晶閘管就會在觸發(fā)脈沖前沿來臨后開始導(dǎo)通。圖3.6 晶閘管同步6脈沖觸發(fā)電路1. 電路特性為晶閘管門極提供觸發(fā)和電流的電路稱為觸發(fā)電路。觸發(fā)電路可分為移相觸發(fā)和過零觸發(fā)，移相觸發(fā)是改變晶閘管每周期導(dǎo)通的起始點即控制角，以達(dá)到改變輸出電

44、壓、功率的目的；而過零觸發(fā)是晶閘管在設(shè)定時間間隔內(nèi)，通過改變導(dǎo)通的周波數(shù)來實現(xiàn)電壓和功率的控制。本設(shè)計采用的是移相觸發(fā)。為保證晶閘管裝置能可靠地工作，觸發(fā)電路應(yīng)滿足以下要求：觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率(電壓與電流)觸發(fā)電路送出的觸發(fā)信號是作用于晶閘管門極與陰極的；觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超過擎住電流而維持導(dǎo)通；觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。晶閘管門極伏安特性與可靠觸發(fā)區(qū)如圖3.7所示。圖3.7 閘管門極伏安特性與可靠觸發(fā)區(qū) 圖中的陰影部分為可靠觸發(fā)區(qū)，所有合格元件其觸發(fā)電流與電壓均應(yīng)落在這個區(qū)域。觸發(fā)電路

45、同時受控制電壓和同步電壓的控制，控制電壓使脈沖在要求范圍內(nèi)移相，同步電壓使脈沖和電源電壓保持同步，保證每一個周期內(nèi)控制角恒定，以得到穩(wěn)定的直流電壓。三相橋式全控電路移相范圍為0180。2. 集成觸發(fā)器隨著晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展，目前已使用KC（KJ）系列集成電路觸發(fā)器。由于集成觸發(fā)器的應(yīng)用，提高了觸發(fā)工作可靠性，縮小體積，大大簡化了觸發(fā)電路的生產(chǎn)與調(diào)試。目前KC系列已發(fā)展到11個品種，用于各種移相觸發(fā)，過零觸發(fā)，雙脈沖形成以及脈沖列調(diào)制等場合。基于集成觸發(fā)電路的各種優(yōu)點，本次設(shè)計就采用了KC04移相集成觸發(fā)器。KC04的外部圖形如圖3.8所示。 圖3.8 KC04的外部圖形其引出管腳順序由缺口起

46、，按逆時針方向排列。它與分立元件組成的鋸齒波同步觸發(fā)電路一樣，由同步信號、鋸齒波產(chǎn)生、移相控制、脈沖形成和整形放大輸出等環(huán)節(jié)組成。Pin7和pin8通過R4接同步電壓us，在us過零點時，V1、V2、V3均截止，V4飽和導(dǎo)通使積分電容C1放電。同步電壓過零點結(jié)束后V4恢復(fù)截止，積分電容C1接在V5集電極與基極，組成密勒積分。這是一種電容負(fù)反饋的鋸齒波發(fā)生器，在V4截止瞬間，+15V和-15V電源經(jīng)R10、R6、RP1向電容C1充電，V5集電極電位升高。V5從飽和過渡到放大狀態(tài)，基極電流減小，集電極電流亦相應(yīng)下降，使流經(jīng)C1、R6、RP1的電流基本恒定，V5集電極電位線性增長得到鋸齒波電壓。RP

47、1是調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的電位器。鋸齒波電壓uc5與偏移電壓Ub(-)、控制電壓Uc(+)在V6基極并聯(lián)綜合，改變Uc值V6導(dǎo)通時刻隨之改動。V7截止時間即為輸出脈沖的寬度，由R8、C2值決定。V7集電極每個周期輸出相隔180的兩個脈沖，經(jīng)脈沖選擇環(huán)節(jié)V8和V12分別截去負(fù)半周和正半周的脈沖，使pin1輸出正相脈沖pin15輸出負(fù)相脈沖，Pin13和pin14腳提供脈沖列調(diào)制和脈沖封鎖控制端。KC04的同步電壓可以是任意值，限流電阻R4按下式估算：R4=同步電壓/（12）mA=1224K 本設(shè)計取R4為15K。對于不同值的控制電壓Uc與偏移電壓Ub，只要改變電阻R1、R2的比例仍可以工作。此觸發(fā)電路

48、為正極性型電路，即控制電壓Uc增加晶閘管輸出電壓Ud也增加。KC04移相觸發(fā)器主要用于單相或三相全控橋式裝置，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：電源電壓：DC正負(fù)15V允許波動正負(fù)電源電流：正電流，負(fù)電壓移相范圍：（同步電壓24V，R4為）脈沖寬度：脈沖幅值：最大輸出能力：正負(fù)半周脈沖相位不均衡：。3.3 直流調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)晶閘管有換相方便，無噪音的優(yōu)點。設(shè)計晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過電壓、過電流保護(hù)措施。正確的保護(hù)是晶閘管裝置能否正?？煽窟\行的關(guān)鍵。3.3.1 過電壓保護(hù)不能從根本上消除過電壓的根源，只能設(shè)法將過電壓的幅值抑制到安全限度之內(nèi)，這是過電壓保

49、護(hù)的基思想。抑制過電壓的方法不外乎三種：用非先行元件限制過電壓的幅度；用電阻消耗產(chǎn)生過電壓的能量；用儲能元件吸收產(chǎn)生過電壓的能量。實用中常視需要在電路的不同部位選用不同的方法，或者在同一部位同時用兩種不同保護(hù)方法。以過電壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)過壓保護(hù)、直流側(cè)過電壓保護(hù)和器件兩端的過電壓保護(hù)三種。 1.交流側(cè)保護(hù)電源變壓器初級側(cè)突然拉閘，使變壓器的勵磁電流突然切斷，鐵心中的磁通在短時間內(nèi)變化很大，因而在變壓器的次級感應(yīng)出很高的瞬時過電壓，這種過電壓可用阻容保護(hù)。由于電容兩端的電壓不能突變，可以限制變壓器次級的電壓變化率，因而限制了瞬時電壓上升的水平。電容器把變壓器鐵心的磁能轉(zhuǎn)化成電容電能。串

50、聯(lián)的電阻可以消耗部分能量，并可抑制LC回路的振蕩。(1）變壓器一次側(cè)阻容吸收裝置變壓器一次側(cè)阻容吸收電路如圖3.9所示。圖3.9 變壓器一次側(cè)阻容吸收電路圖3.10 變壓器二次側(cè)阻容吸收電路變壓器每相平均容量：阻容值可用下式計算： (3-13) (3-14)式中, 變壓器每相平均計算容量(VA)變壓器次級相電壓有效值(V) 變壓器勵磁百分?jǐn)?shù)，101000KVA的變壓器，對應(yīng)的；變壓器的短路比，101000KVA的變壓器，對應(yīng)的。變壓器短路電壓比，100KVA以下取，容量越大，也越大；在此取，代入式(3-13)由(3-14)得：實取, 。因為，電容的耐壓值。是阻容兩端在正常工作時交流電壓的有效值

51、，。所以，電容的耐壓值電阻功率所以，一次側(cè)阻容裝置為，650V，3支，繞線電阻取，3支。(2) 變壓器二次側(cè)阻容吸收裝置三相二次側(cè)保護(hù)電路如圖3.10所示，為阻容吸收保護(hù)電路。變壓器二次繞組和阻容保護(hù)電路均采用Y連接的方法，它的R、C計算公式為：所以， (3-15) (3-16)代入式(3-15)得：代入式(3-16)得：實取，。取電容的耐壓值所以，實取變壓器二次側(cè)電容：，450V，3支，電阻為，5W，3支。2. 直流側(cè)過電壓保護(hù)以電動機為負(fù)載時，變流裝置的直流側(cè)也會產(chǎn)生過電壓，當(dāng)直流端設(shè)置的快速開關(guān)，突然切斷過載電流時，電源變壓器中儲存能量的釋放也會產(chǎn)生過電壓。雖然交流側(cè)過電壓保護(hù)可以起到抑

52、制過電壓的作用，但過載時變壓器所儲存能量比空載時要大，這種過電壓仍會通過導(dǎo)通的晶閘管反映到直流側(cè)。壓敏電阻是一種非線性電阻，具有正反向相同且很陡的伏安特性，抑制過電壓能力強，反應(yīng)速度快，本身體積小，是目前較好的過電壓保護(hù)元件，她的主要缺點是：持續(xù)的平均功率小。壓敏電阻的額定電壓：（壓敏電阻承受的額定電壓峰值） (3-17)式中，電網(wǎng)電壓升高系數(shù)，一般取1.081.10； 系數(shù)(0.80.9)考慮下降而通過壓敏電阻仍保持在以下，以及考慮整流裝置允許過電壓的系數(shù)。代入(3-17)有：所以采用的壓敏電阻為：MY31440/3 取3支，額定電壓440V，逆流容量3KA。3.3.2 電流保護(hù)快速熔斷器斷流時間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的過電流保護(hù)措施。快速熔斷器可以安裝在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。熔斷器過流保護(hù)電路如右下圖3.11所示。1. 交流側(cè)快速熔斷器的選擇變壓器二次側(cè)電流選取RLS-120快速熔斷器，熔體額定電流120A。 2. 晶閘管串聯(lián)的快速熔斷器的選擇因為選取RLS-120快速熔斷器，熔體額定電流120A。3. 電壓和電流上升率的限制圖3.11 熔斷器過流保護(hù)電路電壓上升率：正相電壓上升率較大時，會使晶閘管誤導(dǎo)通。因此作用于晶