運(yùn)動控制課程設(shè)計鄭兵自動化

1、武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院電力拖動自動控制系統(tǒng)一一運(yùn)動控制系統(tǒng)課程設(shè)計武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院課程設(shè)計報告書題目直流雙閉環(huán)有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計院系信息工程系專業(yè)自動化班級1081班姓名鄭兵學(xué)號10212408108指導(dǎo)教師李向明2011年6月14日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：鄭兵專業(yè)班級：自動化1081指導(dǎo)教師：李向明工作單位：信息工程系題目：直流雙閉環(huán)有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計初始條件：1 .直流電動機(jī)額定參數(shù)為：UN=220V,In=136A,Ce=0.132v.min/r,Ra=0.5Q2 .電機(jī)過載倍數(shù)入=1.5,Ks=40,Tl=0.03s,Tm=0.18s,調(diào)節(jié)a=0.07v.min/r,3=0.

2、05v/A3 .測速發(fā)電機(jī)參數(shù)：23W110V,0.21A,1900r/min,永磁式4 .主電路采用三相全控橋，反并聯(lián)連接，進(jìn)線交流電源：三相380V要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，說明書撰寫等具體要求）1 .轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASRM電流調(diào)節(jié)器ACR勺設(shè)計2 .轉(zhuǎn)速反饋和電流反饋電路設(shè)計3 .集成觸發(fā)電路設(shè)計4 .主電路及其保護(hù)電路設(shè)計課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴(yán)格按統(tǒng)一格式打印，資料齊全，堅決杜絕抄襲，雷同現(xiàn)象。滿足如下要求:1 .采用a=3配合控制，能夠?qū)崿F(xiàn)可逆運(yùn)行，轉(zhuǎn)速和電流穩(wěn)態(tài)無差，電流超調(diào)量小于5%,轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于10%。2 .對系統(tǒng)設(shè)計方案的先進(jìn)性、實用性和可行性進(jìn)行論證，

3、說明系統(tǒng)工作原理。3 .畫出單元電路圖，說明工作原理，給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程。4 .畫出整體電路原理圖，圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標(biāo)準(zhǔn)。時間安排：收集課程設(shè)計相關(guān)資料系統(tǒng)設(shè)計撰寫課程設(shè)計及答辯2011.6.13-2011.6.152011.6.16-2011.6.232011.6.24-2011.6.26指導(dǎo)教師簽名：系主任（或責(zé)任教師）簽名:摘要直流調(diào)速1是指人為地或自動地改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足工作機(jī)械的要求。從機(jī)械特性上看，就是通過改變電動機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動機(jī)的機(jī)械特性，從而改變電動機(jī)機(jī)械特性和工作特性機(jī)械特性的交點，使電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。直流調(diào)速系

4、統(tǒng)具有調(diào)速范圍廣、精度高、動態(tài)性能好和易于控制等優(yōu)點，所以在電氣傳動中獲得了廣泛應(yīng)用。本文從直流電動機(jī)的工作原理入手，建立了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)分析了系統(tǒng)的原理及其靜態(tài)和動態(tài)性能。然后按照自動控制原理，對雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行分析和計算，在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一套實驗用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)主電路、反饋電路、觸發(fā)電路及控制電路的具體實現(xiàn)。對系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行了實驗測試，表明所設(shè)計的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，具有較好的靜態(tài)和動態(tài)性能，達(dá)到了設(shè)計要求。關(guān)鍵詞直流電機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真3武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院電力拖動自動

5、控制系統(tǒng)一一運(yùn)動控制系統(tǒng)課程設(shè)計目錄第一章直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計11.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理11.2 電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理論分析21.2.1 雙閉環(huán)調(diào)速的工彳過程和原理21.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性21.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型51.4 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法51.5 電流環(huán)、速度環(huán)的設(shè)計6第二章觸發(fā)電路設(shè)計92.1 TC787介紹92.2 觸發(fā)電路的設(shè)計9第三章晶閘管保護(hù)電路設(shè)計113.1 晶閘管過電壓保護(hù)電路設(shè)計113.2 晶閘管過電流保護(hù)電路設(shè)計13設(shè)計總結(jié)與體會14參考文獻(xiàn)15附錄16#武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院電力拖動自動控制系統(tǒng)一一運(yùn)動控制系統(tǒng)課程設(shè)計3

6、第一章直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計1.1直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理直流電動機(jī)具有良好的起、制動性能，宜于在廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以由晶閘管一直流電動機(jī)1 , 6O(VM必成的直流調(diào)速系統(tǒng)是目前應(yīng)用較普遍的一種電力傳動自動化控制系統(tǒng)。它在理論上實踐上都比較成熟，而且從閉環(huán)控制的角度看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來看，電力拖動自動控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)(伺服系統(tǒng))、張力控制系統(tǒng)、多電機(jī)同步控制系統(tǒng)等多種類型，各種系統(tǒng)往往都是通過控制轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的，因此，調(diào)速系統(tǒng)是最基本的電力拖動控制系統(tǒng)。直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和其它參量的關(guān)系和用式(21)表不U IRKe(21)式中n電動機(jī)轉(zhuǎn)速；U電樞供

7、電電壓；I電樞電流；R一一電樞回路總電阻，單位為Ke由電機(jī)機(jī)構(gòu)決定的電勢系數(shù)。在上式中，Ke是常數(shù)，電流I是由負(fù)載決定的，因此，調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以有三種方法:(1)調(diào)節(jié)電樞供電電壓U;(2)減弱勵磁磁通；(3)改變電樞回路電阻R。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式最好。改變電阻只能實現(xiàn)有級調(diào)速；減弱勵磁磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速的范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速(額定轉(zhuǎn)速)以上做小范圍的弱磁升速。因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以改變電壓調(diào)速為主。1.2電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理論分析1.2.1 雙閉環(huán)調(diào)速的工作過程和原理雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作過

8、程和原理：電動機(jī)在啟動階段，電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速（電壓）低于給定值速度調(diào)節(jié)器的輸入端存在一個偏差信號，經(jīng)放大后輸出的電壓保持為限幅值，速度調(diào)節(jié)器工作在開環(huán)狀態(tài)，速度調(diào)節(jié)器的輸出電壓作為電流給定值送入電流調(diào)節(jié)器，此時則以最大電流給定值使電流調(diào)節(jié)器輸出移相信號，直流電壓迅速上升，電流也隨即增大直到等于最大給定值，電動機(jī)以最大電流恒流加速啟動。電動機(jī)的最大電流（堵轉(zhuǎn)電流）可以通過整定速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值來改變。在電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升到給定轉(zhuǎn)速后，速度調(diào)節(jié)器輸入端的偏差信號減小到近于零，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器,使整流橋輸出的直流電壓相應(yīng)變化，從,還能夠?qū)σ螂娋W(wǎng)波動引起的電動退出飽和狀態(tài)，閉環(huán)調(diào)節(jié)開始起作用。對

9、負(fù)載引起的轉(zhuǎn)速波動，速度調(diào)節(jié)器輸入端產(chǎn)生的偏差信號將隨時通過速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器來修正觸發(fā)器的移相電壓機(jī)電樞電流的變化進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，可以在電動機(jī)轉(zhuǎn)速還未來得及發(fā)生改變時而校正和補(bǔ)償電動機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差。另外電流調(diào)節(jié)器的小時間常數(shù)，迅速使電流恢復(fù)到原來1.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性一、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。兩者之間實行嵌套連接，如圖2-4所示。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)器的輸出去控制電力電子變換器UPE從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作

10、內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。圖24轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)其中：ASR-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ACR-電流調(diào)節(jié)器TG-測速發(fā)電機(jī)TA-電流互感器UPE-電力電子變換器*Un-轉(zhuǎn)速給定電壓Un-轉(zhuǎn)速反饋電壓Ui-電流給定電壓Ui-電流反饋電壓雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析圖25雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖分析靜特性的關(guān)鍵是掌握PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般使存在兩種狀況：飽和一輸出達(dá)到限幅值,不飽和一輸出未達(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的聯(lián)系，相當(dāng)于使

11、該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，PI的作用使輸入偏差電壓AU在穩(wěn)態(tài)時總為零。實際上，在正常運(yùn)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1568。1.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和這時，兩個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓都是零，因此，*Un=Un=n=noUi*=Ui=Id*Un由第一個關(guān)系式可得：n=n0*Um從而得到圖2-5所示靜特性曲線的CA段。與此同時，由于ASR不飽和，Ui可知1dIdm,這就是說，CA段特性從理想空載狀態(tài)的Id=0一直延續(xù)到1d=Idm。而1dm，一般都是大于額定電流Idn的。這就是靜特性的運(yùn)行段，它是一條水平的特性。

12、2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和*五Uim一士丁+一士、八f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)不再廣生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成了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：*UimIdIdm其中，最大電流Idm取決于電動機(jī)的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度，由上式可得靜特性的AB段，它是一條垂直的特性。這樣是下垂特性只適合于nn0的情況，因為如果n叫，則*UnUn,ASR將退出飽和狀態(tài).雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特T在負(fù)載電流小于Idm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主*Uim要的調(diào)節(jié)作用，但負(fù)載電流達(dá)到Idm時,對應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和輸出，這時，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)

13、表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護(hù).這就是采用了兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果。然而，實際上運(yùn)算放大器的開環(huán)放大系數(shù)并不是無窮大，因此，靜特性的兩段實際上都略有很小的靜差。各變量的穩(wěn)態(tài)工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算由雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可知，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時，當(dāng)兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時，各變量之間有以下關(guān)系:* 一一Un =Un=_ *Ui Ui i = i =Id-Udo Ce nUc Ksc = s =nodlCe UnId RIdi RKsKs*,*上述關(guān)系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉(zhuǎn)速n是由給定電壓Un決定，asr的輸出量Ui是由負(fù)載電流Idl決定的，而控制電壓Uc的

14、大小則同時取決于n和Id,或者說，同時取決*PI調(diào)節(jié)器提供多么大的輸出值,于Un和Idl。PI調(diào)節(jié)器輸出量在動態(tài)過程中決定于輸入量的積分，到達(dá)穩(wěn)態(tài)時，輸入為零，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。后面需要它就能提供多少，直到飽和為止。鑒于這一特點，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算與單閉環(huán)有靜差武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院電力拖動自動控制系統(tǒng)一一運(yùn)動控制系統(tǒng)課程設(shè)計系統(tǒng)完全不同，而是和無靜差系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計算相似，即根據(jù)各調(diào)節(jié)器的給定與反饋值計算有關(guān)的反饋系數(shù)。*轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：a=Unm/nmax；*電流反饋系數(shù)：3=Uim/Idm;1.1 *兩個給定電壓的最大值Unm、Uim由設(shè)計者給定，受

15、運(yùn)算放大器允許輸入電壓和穩(wěn)壓電源的限制。1.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立涉及到可控硅觸發(fā)器和整流器的相關(guān)內(nèi)容，這里僅作簡單介紹，具體的內(nèi)容將在第三章內(nèi)加以說明。全控式整流在穩(wěn)態(tài)下，觸發(fā)器控制電壓Uct與整流輸出電壓Ua0的關(guān)系為：UaoAU2cosAU2cos(KUct)其中：A-整流器系數(shù)；U2-整流器輸入交流電壓；-整流器觸發(fā)角；Uct-觸發(fā)器移項控制電壓；K-觸發(fā)器移項控制斜率；整流與觸發(fā)關(guān)系為余弦，工程中近似用線性環(huán)節(jié)代替觸發(fā)與放大環(huán)節(jié)，放大系數(shù)為：K=Ua0/Uct繪制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下：圖27雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖1.

16、4 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法pi調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)如下圖所式123：19VilMRiUexUin由圖可得：R0EIR0C1C1II-1UindtKpiUinUindtK、一r-，一一Kpi:PI調(diào)節(jié)器比例部分的放大系數(shù):PI調(diào)節(jié)器積分時間常數(shù)wKpiPI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：1.5 電流環(huán)、速度環(huán)的設(shè)計本設(shè)計為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式全控整流電路基本數(shù)據(jù)如下:1)晶閘管裝置放大系數(shù)：Ks=402)電樞回路總電阻：R=0.5 Q3)時間常數(shù)：電磁時間常數(shù)Tl=0.03s機(jī)電時間常數(shù)Tm=0.18s4)調(diào)節(jié)器輸入電阻 R0 =20 k設(shè)計指標(biāo)：靜態(tài)指標(biāo)：無靜差;動態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量i峪5%空載

17、起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量計算反饋關(guān)鍵參數(shù)：a=0.07v.min/r,3=0.05v/A一.電流環(huán)的設(shè)計（1）確定時間常數(shù)a）整流裝置滯后時間常數(shù)Ts0.0017s;（見附錄表一）為了基本濾平波頭,電流濾波時間常數(shù)Toi=0.002s（三相橋式電路每個波頭是時間是3.3ms,應(yīng)有(12)Toi=3.33ms,因止匕取Toi=2ms=0.002s)電流環(huán)小時間常數(shù)之和T按小時間常數(shù)近似處理TsToi0.0037sT一T.T。(Ts和Toi一般都比Tl小得多，可以當(dāng)作小慣性群近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié)(2)選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)Ti0.012根據(jù)設(shè)計要求：?？?%0.00422.8610可按典型I型

18、設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。流環(huán)控制對象是雙慣性型的，所以把電流調(diào)節(jié)器設(shè)計成PI型的.Ti檢查對電源電壓的抗擾性能：Ti0.012s3.240.0037s10由附錄表二，各項指標(biāo)可接受.(3)選擇電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)KiACR超前時間常數(shù)iTl=0.012s電流環(huán)開環(huán)時間增益0.5T0.50.0037s135.1siR的比例系數(shù)KiKiR135.10.0120.18300.0260.37(4)校驗近似條件電流環(huán)截止頻率ciKi135.1s1cia)晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件:3Ts,現(xiàn)為3Ts0.0017s196.1135.1近似條件;b)忽略反電動勢對ci3信3:30.120.001279.06sci,滿足

19、近似條件;cic)小3.TsToi=30.00170.00251161.69s1ci,滿足近似條件。電流環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)指標(biāo)為：%4.3%5%,也滿足設(shè)計要求。速度環(huán)的設(shè)計(1)確定時間常數(shù)11K-1 2T i 2 0.0037 0.0074s1 ：1 =0.014sT n 2T i Ton 0.0074 0.014 0.0214sn hT n 5 0.02140.107s轉(zhuǎn)速開環(huán)增益:Kn2T 22h T n5 12 Z 22 50.0214262.03s 2電流環(huán)等效時間常數(shù)轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)：Ton轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理：(2)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按跟隨和抗擾性能都能較好的原則，在負(fù)載擾動

20、點后已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差,還必須在擾動作用點以前設(shè)置一個積分環(huán)節(jié)，因此需要n由設(shè)計要求，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)，故按典型n型系統(tǒng)一選用設(shè)計pi調(diào)節(jié)器。典型n型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)見附錄表三。(3)選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)轉(zhuǎn)速截止頻率為:Kncn1電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件: 轉(zhuǎn) 速 環(huán) 小54.05s 1 5T 5 0.0037i時 間 常 數(shù) 近 似cn,滿足條件；處 理 條11113、2T iTon3 2 0.0037 0.014s32.75scn(5)檢驗轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng) h=5時，37.6% ,不能滿足要求.按 ASR退飽和的情況計算超調(diào)C-ma%81.2%,量：Cbnni

21、dRCe305 0.180.2274.5r miny 工十,滿足設(shè)計要求。ASR的比例系數(shù):h1CeTm60.0260.20.12Kn36.482hRT0250.0150.180.0214(4)近似校驗-1Knn262.030.107s28.03s第二章觸發(fā)電路設(shè)計2.1 TC787介紹一、管腳介紹用獨有的先進(jìn)IC工藝技術(shù)，并參照最新集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計的單片集成電路，它可單電源工作，亦可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調(diào)制電路，以構(gòu)成多種交流調(diào)速和交流裝置，他們是目前國內(nèi)市場上廣泛流行的TCA785及KJ（或KC）系列移相觸發(fā)集成電路的換代產(chǎn)品，與TCA78

22、5及KJ（或KC）系列集成電路相比，具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點，而且裝調(diào)簡便、使用可靠，只需一個這樣的集成電路，就可完成3只TCA785與1只KJ041、1只KJ042或5只KJ（3只KJ004,1只KJ041,1個KJ042）（或KC）系列器件組合才能具有的三相移相功能，因此，TC787可廣泛應(yīng)用于三相半控、三相全控、三相過零等電力電子、機(jī)電一體化產(chǎn)品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，為提高整機(jī)壽命，縮小體積，降低成本提供了一種新的、更加有效的途徑。其管腳圖如圖2所示。圖2TC787管腳圖2.2 觸發(fā)電路的設(shè)計VcLLo18JY4VtDZ立口蠅支王,151C立V

23、r14WCcPiL5_TC787141chbelUCz-berTT1AC|_8_11H：-An-亞B（1） TC787適用于主功率器件是晶閘管的三相全控橋或其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路的系統(tǒng)中作為晶閘管的移相觸發(fā)電路。而TC788適用于以功率晶體管（GTR）或絕緣柵雙極晶體管（IGBT）為功率單元的三相全橋或其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路的系統(tǒng)中作為脈寬調(diào)制波產(chǎn)生電路，且任一種芯片均可同時產(chǎn)生六路相序互差60”的輸出脈沖。（2） TC787/TC788在單、雙電源下均可工作，使其適用電源的范圍較廣泛，它們輸出三相觸發(fā)脈沖的觸發(fā)控制角可在0180范圍內(nèi)連續(xù)同步改變。它們對零點的識別非常可靠，使它們可方便地用作過零開關(guān)，同

24、時器件內(nèi)部設(shè)計有移相控制電壓與同步鋸齒波電壓交點(交相)的鎖定電路，抗干擾能力極強(qiáng)。電路自身具有輸出禁止端，使用戶可在過電流、過電壓時進(jìn)行保護(hù)，保證系統(tǒng)安全。(3) TC787/TC788可方便地通過改變引腳6的電平高低，來設(shè)置其輸出為雙脈沖列還是單。、具體設(shè)計電路圖圖3由TC787構(gòu)成的三相六脈沖觸發(fā)電路第三章晶閘管保護(hù)電路設(shè)計3.1 晶閘管過電壓保護(hù)電路設(shè)計正常工作時，晶閘管承受的最大峰值電壓為um,超過此峰值電壓的就算過電壓。在整流裝置中，任何偶然出現(xiàn)的過電壓均不應(yīng)超過元件的不重復(fù)峰值電壓udsm,而任何周期性出現(xiàn)的過電壓則應(yīng)小于元件的重復(fù)峰值電壓UrsmO這兩種過電壓都是經(jīng)常發(fā)生和不可

25、避免的。抑制暫態(tài)過電壓的方法一般有三種：用電阻消耗過電壓的能量；用非線性元件限制過電壓的幅值；用儲能元件吸收過電壓的能量。若以過電壓保護(hù)裝設(shè)的部位來分，有交流保護(hù)，直流保護(hù)，直流側(cè)保護(hù)和元器件保護(hù)3種。一、交流側(cè)過電壓保護(hù)交流側(cè)過電壓一般都是外因過電壓，在抑制外因過電壓的措施中，采用RC過電壓抑制電路是最為常見的。通常是在變壓器次級（元件側(cè)）并聯(lián)RC電路，以吸收變壓器鐵心的磁場釋放的能量，并把它轉(zhuǎn)化為電容器的電場能而儲存起來。串聯(lián)電阻是為了在能量轉(zhuǎn)換過程中可以消耗一部分能量并且抑制LC回路可能產(chǎn)生的振蕩。當(dāng)整流器容量較大時，RC電路也可以接在變壓器的電源側(cè)。RC參數(shù)計算變壓器每相平均計算容量為

26、_1_3_3STM20106.6710(VA)3(1)電容器的計算3,S6.6710由Ca6i0%浮(F)得：Ca68219.85(F)取Ca=20F。U21272電容器Ca的耐壓值為根據(jù)UCa1.5&U2(V)得：UCa1.5V2220446.7(V)取500V。故選擇參數(shù)為20F,500V的電容。(2)電阻值計算Ra2.31272510 103，82.93()考慮到所取電容Ca已大于計算值，故電阻Ra可適當(dāng)取小些。取Ra=2。正常工作時，RC支路始終有交流電流過，過電壓總是短暫的，所以可按長期發(fā)熱來確定電阻的功率。RC支路電流Ic可由式(2.13)確定，即由IC2fCaUC106(A)得：

27、Ic25020y/31271061.38(A)a電阻Ra的功率為由PR(34)ICR(W)得：PR(34)1.3822(1115)(W)aa故選用2,50W的電阻。式中Stm變壓器每相平均計算容量(VA)。U2變壓器二次相電壓有效值(V)。i。一勵磁電流百分?jǐn)?shù)當(dāng)Stm幾百伏安時i0%=10,當(dāng)Stm1000伏安時i0%=35。Uk%變壓器的短路比，當(dāng)變壓器容量為101000KVA時，Uk%=510。Ic,UCa一當(dāng)Ra正常工作時電流電壓的有效值(A,V)三、晶閘管換相過電壓的保護(hù)由于晶閘管在實際應(yīng)用中一般只承受換相過電壓，沒有關(guān)斷過電壓問題，關(guān)斷時也沒有較大的du/dt,所以晶閘管的緩沖電路就

28、簡化為了晶閘管的換相過電壓保護(hù)，即采用RC吸收電路即可。其電路圖如圖5所示。圖5晶閘管換相過電壓保護(hù)電路圖電容C的選擇為C(24)Itav103(24)50103(0.10.2)(F)取C=0.2F,電阻一般取403.2晶閘管過電流保護(hù)電路設(shè)計變流裝置發(fā)生過電流的原因歸納起來有如下幾個方面：(1)外部短路：如直流輸出端發(fā)生短路。(2)內(nèi)部短路：如整流橋主臂中某一元件被擊穿而發(fā)生的短路。(3)可逆系統(tǒng)中產(chǎn)生換流失敗和環(huán)流過大。(4)生產(chǎn)機(jī)械發(fā)生過載或堵轉(zhuǎn)等。晶閘管元件承受過電流的能力也很低，若過電流數(shù)值較大而切斷電路的時間又稍長，則晶閘管元件因熱容量小就會產(chǎn)生熱擊穿而損壞。晶閘管變流裝置可能采用的過流保護(hù)措施有：交流斷路器；進(jìn)線電抗器；靈敏過電流繼電器；斷路器；電流反饋控制電路；直流快速開關(guān)；快速熔斷器。本設(shè)計采用的晶閘管過電流保護(hù)措施是快速熔斷器保護(hù)方法，其參數(shù)的選擇為：因工作時電壓為380V，取URN500V。IR11rId r 55 31.75(A) ,33流過快速熔斷器的電流的有效值IR快速熔斷器的額定電流為IRNkikaIR1.51.231,7557.15(A)選取IRN80