十機(jī)架連軋機(jī)分部傳動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：十機(jī)架連軋機(jī)分部傳動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：梁秀滿 2014年12月12日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1題目：十機(jī)架連軋機(jī)分部傳動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在冶金工業(yè)中，軋制過(guò)程是金屬壓力加工的一個(gè)主要工藝過(guò)程，連軋是一種可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)力率和軋制質(zhì)量的先進(jìn)方法，連軋機(jī)則是冶金行業(yè)的大型設(shè)備。其主要特點(diǎn)是被扎金屬同時(shí)處于若干機(jī)架之中，并沿著同一方向進(jìn)行軋制，最終形成一定的斷面形狀。每個(gè)機(jī)架的上下軋輥共用一臺(tái)電機(jī)實(shí)行集中拖動(dòng)，不同機(jī)架采用不同電機(jī)實(shí)行部分傳動(dòng)，各機(jī)架軋輥之間的速度實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。本課題的十機(jī)架連軋機(jī)的每個(gè)機(jī)架對(duì)應(yīng)一套直流調(diào)速系統(tǒng)，

2、由此形成10個(gè)部分，各部分電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下表。機(jī)架序號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)(KW)(V)(A)(r/min)()()P極對(duì)數(shù)1Z2-926723029114500.268.612Z2-914823020914500.358.0213Z2-823523015214500.431.3614Z2-812623011314500.527.4415Z2-721923082.5514500.711.7616Z2-71142306114500.89.817Z2-621123047.814500.96.3918Z2-618.52303714501.05.4919Z2-52623026.114501.13.92110Z2-

3、514.223018.2514501.23.4312技術(shù)數(shù)據(jù)（1）電樞回路總電阻取；總飛輪力矩(2)其它參數(shù)可參考教材中“雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)舉例”的有關(guān)數(shù)據(jù)。（3）要求：調(diào)速范圍D=10,靜差率；穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流超調(diào)量，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)。3設(shè)計(jì)的內(nèi)容（1）調(diào)速的方案選擇1）直流電動(dòng)機(jī)的選擇（根據(jù)上表按小組順序選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)）2）電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇3）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇4）確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。（2）主電路的計(jì)算（可參考“電力電子技術(shù)”中有關(guān)主電路計(jì)算的章節(jié)）1）整流變壓器計(jì)算。二次側(cè)電壓計(jì)算；一二次電流的計(jì)算；容量的計(jì)算。2）晶閘管元件的選擇。晶閘管的額定電壓、電流計(jì)算

4、。3）晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計(jì)算。交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)；阻容保護(hù)、壓敏電阻保護(hù)計(jì)算；直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)；晶閘管及整流二極管兩端的過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電流保護(hù)，交流側(cè)快速熔斷器的選擇；與元件串聯(lián)的快速熔斷的選擇；直流側(cè)快速熔斷器的選擇4） 平波電抗器計(jì)算（3）觸發(fā)電路的選擇（4）控制電路設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括：給定電源和給定環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算、轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)和電流檢測(cè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)計(jì)算（5）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),主要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器。4 設(shè)計(jì)提交的成果材料（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，與任務(wù)書一并裝訂成冊(cè)。（2）直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖一份。 目 錄1調(diào)速的方案選擇1.1直流電動(dòng)機(jī)的選擇1.2電

5、動(dòng)機(jī)供電方案的選擇1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇1.4確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。2主電路的計(jì)算2.1整流變壓器計(jì)算。2.2晶閘管元件的選擇。2.3晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計(jì)算。交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)；阻容保護(hù)、壓敏電阻保護(hù)計(jì)算；直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)；晶閘管及整流二極管兩端的過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電流保護(hù) 2.4平波電抗器計(jì)算3觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn)4控制電路設(shè)計(jì)計(jì)算4.1給定電源和給定環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)和電流檢測(cè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.3調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)計(jì)算5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)5.1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)5.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)前言直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)。制動(dòng)性能，宜于在寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速和快速正

6、反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，雖然高性能交流調(diào)速計(jì)數(shù)發(fā)展很快，交流調(diào)速系統(tǒng)已逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)。然而直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)不僅在理論上和時(shí)間上都比較成熟，目前還在應(yīng)用；而且從控制規(guī)律的角度來(lái)看，直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)又是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，掌握直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基本規(guī)律和控制方法是非常必要的。此次設(shè)計(jì)的題目是不可逆V-M雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器可以獲得無(wú)靜差；構(gòu)成的滯后校正，可以保證穩(wěn)態(tài)精度；雖快速性的限制來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)穩(wěn)定的，但是電路較簡(jiǎn)單。所以雙閉環(huán)直流調(diào)速是性能很好、應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路，本課

7、題內(nèi)容重點(diǎn)包括調(diào)速控制器的原理，并且根據(jù)原理對(duì)控制器的兩個(gè)調(diào)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計(jì)。概括的整個(gè)電路的動(dòng)靜態(tài)性能，并各個(gè)部分的保護(hù)和晶閘管的觸發(fā)電路設(shè)計(jì)，最后將整個(gè)控制器的電路圖設(shè)計(jì)完成,并且進(jìn)行仿真。 第1章 調(diào)速技術(shù)部分1.1 設(shè)計(jì)要求1 性能指標(biāo)要求：調(diào)速范圍D=10,靜差率；穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流超調(diào)量，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)。2給定電機(jī)及系統(tǒng)參數(shù)：(KW)(V)(A)(r/min)()()P極對(duì)數(shù)2623011314500.527.441電樞回路總電阻取=1總飛輪力矩=68.61.2 調(diào)速的方案選擇1.2.1 直流電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此次課程設(shè)計(jì)采用Z2-81型直流電動(dòng)機(jī)。1.2.2 電動(dòng)機(jī)

8、供電方案的選擇三相全控橋式整流器電路采用共陰極接法的三相半波和共陽(yáng)極接法的三相半波的串聯(lián)組合，由于共陰極組在正半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是正向電流；共陽(yáng)極組在負(fù)半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是反向電流，因此變壓器繞組中沒(méi)有直流磁通，且每相繞組正負(fù)半周都有電流流過(guò)，提高了變壓器的利用率，且直流側(cè)脈動(dòng)較小，元件利用率較好，無(wú)直流磁化同時(shí)波形畸變較小，故選擇三相全控橋式整流電路可用來(lái)給直流電機(jī)供電 1.2.3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇工業(yè)上，為了提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，充分利用晶閘管元件及電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，要求實(shí)現(xiàn)理想啟動(dòng)，即要求在啟動(dòng)過(guò)程中，是啟動(dòng)電流一直保持最大允許值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速迅速以直線規(guī)律上升

9、，以縮短啟動(dòng)時(shí)間；啟動(dòng)結(jié)束后，電流從最大值迅速下降為負(fù)載電流值且保持不變，轉(zhuǎn)速維持給定轉(zhuǎn)速不變。又因調(diào)速精度要求較高，故采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。啟動(dòng)時(shí)，讓轉(zhuǎn)速外環(huán)飽和不起作用，電流內(nèi)環(huán)起主要作用，調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流一直保持最大允許值，使轉(zhuǎn)速線性變化，迅速達(dá)到給定值；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋外環(huán)起主要作用，使轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)速給定器的變化而變化，電流內(nèi)環(huán)跟隨轉(zhuǎn)速外環(huán)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電樞電流以平衡負(fù)載電流。1.2.4 直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下所示：n_采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，可以近似在電機(jī)最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機(jī)的允許過(guò)載能力，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速

10、度起動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又可以讓電流迅速降低下來(lái)，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，此時(shí)起動(dòng)電流近似呈方形波，而轉(zhuǎn)速近似是線性增長(zhǎng)的，這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動(dòng)過(guò)程。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差。

11、得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過(guò)程中表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。第2章 主電路的計(jì)算2.1整流變壓器的計(jì)算整流變壓器二次側(cè)電壓計(jì)算由于整流輸出電壓的波形在一周期內(nèi)脈動(dòng)6次的波形相同，因此在計(jì)算時(shí)只需對(duì)一個(gè)脈沖進(jìn)行計(jì)算。由此得整流輸出平均電壓: （） 顯然，如果忽略晶閘管和電抗器的壓降，則可以求得變壓器副邊輸出電壓:=113.5V (通常取導(dǎo)通角為) 取=120V 變壓比 2.1.2 一次、二次側(cè)相電流I1、I2的計(jì)算：輸出電流的平均值： （2-4） 查表得KI1=0.816，KI2

12、=0.816原邊輸出有效電流: 副邊輸出有效電流: 選取 2.1.3 變壓器容量S的計(jì)算：變壓器一次、二次繞組相數(shù)m1=m2=3一次容量： 二次容量：平均電容： 考慮到晶閘管和電抗器的壓降，變壓器本身的漏磁，并根據(jù)變壓器應(yīng)留有一定裕量的原則，選擇參數(shù)為額定容量為50KVA。2.2晶閘管元件的選擇晶閘管的額定電壓計(jì)算： 通常取晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時(shí)，額定電壓要留有一定裕量，一般取額定電壓為正常工作電壓時(shí)晶閘管所承受峰值電壓的23倍。本設(shè)計(jì)中峰值電壓294V,故晶閘管電壓定額,取其電壓定額=750V。晶閘管的額定電流計(jì)算 晶閘管的電流定額

13、主要由其通態(tài)平均電流來(lái)標(biāo)稱，規(guī)定為晶閘管在環(huán)境為和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫是允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。因此在使用時(shí)同樣應(yīng)按照實(shí)際波形的電流與通態(tài)平均電流所造成的發(fā)熱效應(yīng)相等，即有效值相等的原則來(lái)選取晶閘管的電流定額，并留有一定裕量。一般取其通態(tài)平均電流為此原則所得計(jì)算結(jié)果的1.5-2倍?？砂聪率接?jì)算： 式中計(jì)算系數(shù)=/1.57由整流電路型式而定，為波形系數(shù)，為共陰極或共陽(yáng)極電路的支路數(shù)。當(dāng)時(shí)，三相全控橋電路=0.368,故晶閘管額定電流: 取其電流定額為75A。2.3晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)的計(jì)算晶閘管有換相方便，無(wú)噪音的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、

14、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)措施。正確的保護(hù)是晶閘管裝置能否可靠地正常運(yùn)行的關(guān)鍵。交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)措施A.阻容吸收保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R()和電容C（uf）的串聯(lián)支路進(jìn)行保護(hù)，對(duì)于大電容的的晶閘管裝置，采用圖1.2所示的接法電容值 C>=6Iem電阻值 RC=5U21/I21式中S-變壓器容量（KVA）； U2-變壓器二次相電壓有效值（V）；Iem-變壓器勵(lì)磁電流百分?jǐn)?shù)，對(duì)于10100KVA的變壓器，一般為10%4%；電阻值 RC=5U2/I2=5*120/92.208=6.507B.非線性電阻保護(hù)方式非線性電阻保護(hù)方式主要硒堆和壓敏電阻的過(guò)電壓保護(hù)。壓

15、敏電阻的標(biāo)稱電壓U1Ma=1.3U=1.3*120=220.6V式中 U-壓敏電阻兩端正常工作電壓有效值（V）。C.直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù) 直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)可以用阻容或壓敏電阻保護(hù)，但采用阻容保護(hù)容易影響系統(tǒng)的快速性，并造成di/dt加大，一般只用壓敏電阻作過(guò)壓保護(hù)。壓敏電阻的標(biāo)稱電壓U1Ma>=2=2*2.34U2=2*2.34*120=561.6V晶閘管及整流二極管兩端的過(guò)電壓保護(hù)為了抑制晶閘管的關(guān)斷過(guò)電壓，通常采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路的方法，阻容保護(hù)元件參數(shù)可以根據(jù)查經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表得到。晶閘管額定電流102050100200500100電容（uF）0.10.150.20.250.51

16、1電阻（）10080402010522.3.3 晶閘管及整流二極管兩端的過(guò)電流保護(hù) 快速熔斷器是最簡(jiǎn)單有效的過(guò)電流保護(hù)器件，與普通熔斷器相比，具有快速熔斷的特性，在發(fā)生短路后，熔斷時(shí)間小于20毫秒，能保證在晶閘管損壞之前自身熔斷，避免過(guò)電流損壞晶閘管，圖1.3接法對(duì)過(guò)電流保護(hù)最有效。 2.4平波電抗器的計(jì)算晶閘管整流器的輸出直流電壓是脈動(dòng)的，為了限制整流電流的脈動(dòng)、保持電流連續(xù)，常在整流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器，稱作平波電抗器。（1） 電動(dòng)機(jī)電樞電感*1000=8*220*1000/(2*1*1450*113)=5.37mH對(duì)于快速無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取8，磁極對(duì)數(shù)p=1。（2） 變壓器電感

17、為*1000=3.9*0.05*120/113=0.22mH式中=0.05。（3） 平波電抗器的選擇。維持電流連續(xù)時(shí)的為=0.639*120/(0.05*113)-(2*0.22+5.37)=7.76 (mH)式中，。限制電流的脈動(dòng)系數(shù)=5%時(shí)，值為=1.045*120/(0.05*113)-5.81=8.62-3.14=16.38（mH）取兩者中較大的，故選用平波電抗器的電感為16.38mH時(shí)，電流連續(xù)和脈動(dòng)要求能同時(shí)滿足。第3章 觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn)觸發(fā)電路可選擇鋸齒波同步觸發(fā)電路，也可選擇KC系列集成觸發(fā)電路。此系統(tǒng)選擇集成觸發(fā)電路，其優(yōu)點(diǎn)是體積小，功耗低，調(diào)試方便，性能穩(wěn)定可靠。其缺點(diǎn)

18、是移相范圍小于180°，為保證觸發(fā)脈沖對(duì)稱度，要求交流電網(wǎng)波形畸變率小于5%。適用范圍：廣泛應(yīng)用于各種晶閘管裝置中。 選用集成電路MC787組成的三相觸發(fā)電路，如圖2-5所示。該集成塊由同步過(guò)零、鋸齒波形成電路、比較電路、抗干擾鎖定電路、調(diào)制脈沖發(fā)生器、脈沖形成電路、脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路組成。 圖3-1的三相觸發(fā)電路原理接線圖，可作為觸發(fā)三相全控橋或三相交流調(diào)壓晶閘管電路。其中三相電壓的零線和電源共地，同步電壓經(jīng)RC組成的T形網(wǎng)絡(luò)濾波分壓，并產(chǎn)生30°相移，經(jīng)電容耦合電路取得同步信號(hào)，電路輸出端采用等值電阻進(jìn)行1/2分壓，以保證對(duì)稱。輸出端由大功率管驅(qū)動(dòng)，可配接脈沖變壓器觸發(fā)

19、晶閘管.第4章 控制電路的計(jì)算4.1給定電源和給定環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)根據(jù)電路要求，選用穩(wěn)壓管、晶閘管、集成穩(wěn)壓管等組成，本設(shè)計(jì)采用集成穩(wěn)壓管的可調(diào)輸出電路。由于放大器輸出電壓和輸出電壓極性相反，而觸發(fā)器的移相控制電壓VC又為正電壓，故給定電壓UG就為負(fù)電壓，而一切反饋均取正值，為此給定電壓與觸發(fā)器共用一個(gè)15V的電源，用一個(gè)2.2K,1W電位器引出給定電壓。4.2轉(zhuǎn)速檢測(cè)環(huán)節(jié)和電流檢測(cè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)（1）測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇 有電機(jī)參數(shù)可知選用的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的參數(shù)有:額定電壓ETG=40V,nTG=2000r/min 負(fù)載電阻RTG=2K的電位器。由于主電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為145

20、0r/min ,因此，測(cè)速發(fā)電機(jī)發(fā)出最高電壓為29V，給定電源15V,只要適當(dāng)取反饋系數(shù)，即可滿足系統(tǒng)要求。（2）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié) 設(shè)轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù)：Ton=0.01s,則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=Un*/nN=15/1450=0.01Vmin/r（3）電流負(fù)反饋環(huán)節(jié) 設(shè)電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)：Toi=0.02s,則電流反饋系數(shù) =0.05V/A4.3調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù) ： Ce=0.135按要求調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)速降：nN=7.63r/min第5章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)5.1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)要求電流調(diào)節(jié)量1）確定時(shí)間常數(shù) a整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)。三相橋式電路的平均失控時(shí)間=0.0

21、017s。b電流濾波時(shí)間常數(shù)。三相橋式電路的每個(gè)波頭的時(shí)間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有（12）=3.33ms，因此取=2ms=0.002s。c電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。2）選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)因?yàn)殡娏鞒{(diào)量，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差，可按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，故可用PI型電流調(diào)節(jié)器 。式中 電流調(diào)機(jī)器的比例系數(shù)； 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。3）電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算： 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)=0.03s，又因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求電流超調(diào)量，查得有=0.5，所以=，電樞回路總電阻R=2=1，所以ACR的比例系數(shù) =4）校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率=135.

22、1。晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件： > ，滿足條件。忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響條件： ，滿足條件。電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：，滿足條件。5） 計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻和電容按所有運(yùn)算放大器取=40，各電阻電容計(jì)算如下：=2.340=92，取100，取0.3按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 滿足設(shè)計(jì)要求則 =。1.5.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 圖1.9含濾波環(huán)節(jié)的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 速度調(diào)節(jié)器由二極管電位器組成正負(fù)限幅可調(diào)的限幅電路，由電阻電容組成反饋微分校正網(wǎng)絡(luò)，有助于抑制振蕩，減少超調(diào)（如圖1.9）。1） 確定時(shí)間常數(shù)：有則，已知轉(zhuǎn)速環(huán)濾波時(shí)間常數(shù)=0.01s，故轉(zhuǎn)速環(huán)

23、小時(shí)間常數(shù)。2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)：按設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)1） 計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)：機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm=按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為：，轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益 。ASR的比例系數(shù)為：。4）檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為。電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為，滿足條件。轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為：，滿足近似條件。5）計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容：取=40，則，取1000，取0.1，取1故。6)校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時(shí)，查表3查得，不能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上，由于表3是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，不符合線性

24、系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。表5-2 典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)（按準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系）h34567891052.60%43.60%37.60%33.20%29.80%27.20%25.00%23.30%2.42.652.8533.13.23.33.3512.1511.659.5510.4511.312.2513.2514.2k32211111表3典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)h34567891052.60%43.60%37.60%33.20%29.80%27.20%25.00%23.30%2.42.652.8533.13.23.33.3512.1511.659.5510.4511.312.2513.2514.2k32211111，其中查表可知，則 滿足設(shè)計(jì)要求，取0.2 結(jié)論本課程的課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其目的在于加深對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)理論知識(shí)的理解和對(duì)這些理論的實(shí)際應(yīng)用能力，提高對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析和解決能力，以達(dá)到理論學(xué)習(xí)的目的,培養(yǎng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書的能力。熟悉電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)及Matlab仿真軟件。 我通過(guò)這次的鍛煉學(xué)到了很多的東