晶閘管串級(jí)調(diào)速雙閉環(huán)系統(tǒng)2

朱松偉：晶閘管串級(jí)調(diào)速的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)PAGE26PAGE25江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院電力拖動(dòng)綜合課程設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：設(shè)計(jì)題目：交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)設(shè)計(jì)-C設(shè)計(jì)報(bào)告格式25分設(shè)計(jì)內(nèi)容45分答辯考勤總計(jì)得分封面3頁(yè)面布局5目錄格式3圖表質(zhì)量4間行距、字體5頁(yè)眉頁(yè)腳5設(shè)計(jì)題目分析5系統(tǒng)控制方案8設(shè)備計(jì)算、選型7電氣原理圖調(diào)節(jié)器參數(shù)整定或程序設(shè)計(jì)101020主電路5控制電路5總圖52012年11月前言現(xiàn)代工業(yè)的電力拖動(dòng)一般都要求局部或全部的自動(dòng)化，因此必然要與各種控制元件組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，而電力拖動(dòng)則可視為自動(dòng)化電力拖動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。在這一系統(tǒng)中可對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制。隨著近代電力電了技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，自動(dòng)化電力拖動(dòng)正向著計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的方向邁進(jìn)。以達(dá)到高速、優(yōu)質(zhì)、高效率地生產(chǎn)。在大多數(shù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，自動(dòng)化的電力拖動(dòng)系統(tǒng)仍然是不可缺少的組成部分。另外，低成本自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外的注意。特別對(duì)于小型企業(yè)，應(yīng)用適用技術(shù)的設(shè)備，不僅有益于獲得經(jīng)濟(jì)效益，而且能提高生產(chǎn)率、可靠性與柔性，還有易于應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)化的電力拖動(dòng)系統(tǒng)更是低成本自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。通常把電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩個(gè)分支。變流技術(shù)也稱(chēng)為電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)，它包括用電力電子器件構(gòu)成各種電力變換電路和對(duì)這些電路進(jìn)行控制的技術(shù)，以及由這些電路構(gòu)成電力電子裝置和電力電子系統(tǒng)的技術(shù)。一、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 31.1主電路方案的確定 31.2系統(tǒng)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)要求 41.3串級(jí)調(diào)速原理及基本類(lèi)型 41.4電動(dòng)機(jī)供電方案的確定 6二、電動(dòng)機(jī)容量校核 82.1最大轉(zhuǎn)差率 82.2轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓 82.3最大直流整流電流 92.4最大直流整流電阻 92.5定子電阻 92.6電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 102.7折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗 10三、整流二極管的選擇 103.1整流二極管電壓的選擇 103.2整流二極管電流的選擇 11四、逆變變壓器的參數(shù)計(jì)算 114.1概述 114.2逆變壓器二次側(cè)參數(shù)的初步計(jì)算 114.3逆變變壓器計(jì)算 14五、硅整流元件及晶閘管的選擇 155.1參數(shù)計(jì)算 155.2調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù) 15六、平波電抗器電感量的計(jì)算 186.1轉(zhuǎn)子直流回路平波電抗器的作用 186.2電感的計(jì)算 186.3啟動(dòng)方式的確定 19七、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 207.1雙閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算 207.2雙閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算 21八、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 238.1供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 238.2調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 24設(shè)計(jì)心得 25參考文獻(xiàn) 26交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)設(shè)計(jì)題目某提升機(jī)最大負(fù)載功率為，調(diào)速范圍要求D=4，選用晶閘管串級(jí)調(diào)速雙閉環(huán)系統(tǒng)，整流器才用三相橋式整流電路，逆變器采用三相橋式全控電路。要求：1.選擇電機(jī)。2.逆變變壓器參數(shù)計(jì)算。3.整流電路和逆變電路器件的選型4.平波電抗器電感的計(jì)算晶閘管串級(jí)調(diào)速的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)一、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)1.1主電路方案的確定對(duì)于交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)轉(zhuǎn)差功率消耗較大，從而限制了調(diào)速范圍。如果要設(shè)法回收轉(zhuǎn)差功率，就需要在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)施加控制，此時(shí)可以采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。常見(jiàn)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)用轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，這種調(diào)速方法簡(jiǎn)單、操作方便且價(jià)格便宜，但在電阻上將消耗大量的能量，效率低，經(jīng)濟(jì)性差，同時(shí)由于轉(zhuǎn)子回路附加電阻的容量大，可調(diào)的級(jí)數(shù)有限，不能實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。為了克服上述缺點(diǎn)，必須尋求一種效率較高、性能較好的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功率同饋型調(diào)速方法，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)就是一個(gè)很好的解決方案。串級(jí)調(diào)速是通過(guò)繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢(shì)而產(chǎn)生的。它屬于變轉(zhuǎn)差率來(lái)實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速的。與轉(zhuǎn)子串電阻的方式不同，串級(jí)調(diào)速可以將異步電動(dòng)機(jī)的功率加以應(yīng)用（回饋電網(wǎng)或是轉(zhuǎn)化為機(jī)械能送回到電動(dòng)機(jī)軸上），因此效率高。它能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，低速時(shí)機(jī)械特性也比較硬。特別是晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能比較完善，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。1.2系統(tǒng)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)要求若采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，則可以近似在電機(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。與帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)相比，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。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)。1.3串級(jí)調(diào)速原理及基本類(lèi)型假定異步電動(dòng)機(jī)的外加電源電壓及負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不變．則電動(dòng)機(jī)在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流近似保持不變。若在轉(zhuǎn)子回路中引入一個(gè)頻率與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相同，而相位相同或相反的附電勢(shì)則轉(zhuǎn)子電流為式中：：轉(zhuǎn)子回路電阻；：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗；：轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電勢(shì)；電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s很小，故≥。忽略有,上式中，為取決于電動(dòng)機(jī)的一個(gè)常數(shù)，所以，改變附加電勢(shì)可以改變轉(zhuǎn)差率S，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。設(shè)當(dāng)=0時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速，即,由（式1-2）可見(jiàn)，當(dāng)附加電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子相電勢(shì)相位相反時(shí)（前取負(fù)號(hào)），改變的大小，可在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，這種調(diào)度方式稱(chēng)為低同步串級(jí)調(diào)速，且附加電勢(shì)與轉(zhuǎn)子相電勢(shì)相位相同時(shí)（前取正號(hào)），改變的大小，可在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，這種調(diào)度方式稱(chēng)為超同步串級(jí)調(diào)速（即s<0）。串級(jí)調(diào)速四種基本狀態(tài)方式下能量傳遞方式如圖1-1所示，圖中不計(jì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部各種損耗，即認(rèn)定定子輸入功率P即為轉(zhuǎn)子輸出功率。

圖1-1串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的基本狀態(tài)方式晶閘管低同步串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)是在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)用大功率的晶閘管或二極管，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差頻率交流電變?yōu)橹绷麟?，再用晶閘管逆變器將轉(zhuǎn)子電流返回電源以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方式。電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖，見(jiàn)圖1-2圖1-2電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)原理圖1.4電動(dòng)機(jī)供電方案的確定變電壓調(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(jī)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(jī)組簡(jiǎn)稱(chēng)G-M系統(tǒng)，用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)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(chēng)V-M系電壓。通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變Ud，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動(dòng)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(jì)的技術(shù)要求和特點(diǎn)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(dòng)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出，瞬時(shí)電壓Ud。由于要求直流電壓脈動(dòng)較小，故采用三相整流電路?？紤]使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)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(dòng)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(diǎn)。并且晶閘管可控整流裝置無(wú)噪聲、無(wú)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(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。在一般情況下，晶閘管變流裝置所需的交流電供電壓與電網(wǎng)往往不一致。另外為了減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求能夠隔離，所以通常要配用整流變壓器。為了抑制諧波干擾，一般采用接法的整流變壓器?？紤]到異步電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩的降低，功率因數(shù)的降低和轉(zhuǎn)子損耗增大等因素，不論對(duì)于新設(shè)計(jì)的或是改造的都應(yīng)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行重新選擇的計(jì)算，串級(jí)調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的容量計(jì)算如下：式中，——串級(jí)調(diào)速系數(shù)，一般取1.2左右。對(duì)于在長(zhǎng)期低速運(yùn)行的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，該取大一點(diǎn)；——按照常規(guī)運(yùn)算方式計(jì)算的電動(dòng)機(jī)容量。從產(chǎn)品手冊(cè)中選擇的電動(dòng)機(jī)容量≥本設(shè)計(jì)采用內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速電機(jī)及其控制裝置技術(shù)手冊(cè)提供的有關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)而成。該電機(jī)定額為連續(xù)定額S1，基本防護(hù)等級(jí)為IP23，基本冷卻方法為ICO1，基本結(jié)構(gòu)和安裝方式為IBM3?？刂齐姍C(jī)型號(hào)JRNT1512-4最高/最低轉(zhuǎn)速1480/690r/min額定功率48kW效率95%定子電壓/電流380V/85.9A功率因數(shù)0.87轉(zhuǎn)子電壓/電流340V/81A控制裝置型號(hào)JC4-800A/800V表1-1繞線式異步電動(dòng)機(jī)由于調(diào)速范圍小，且對(duì)動(dòng)、靜態(tài)性能有一定性能要求，選用晶閘管串級(jí)調(diào)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)比較合適。整流器采用三相橋式全控整流電路。二、電動(dòng)機(jī)容量校核2.1最大轉(zhuǎn)差率式中：：電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，近似等于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速；：串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的最低工作轉(zhuǎn)速；：調(diào)速范圍

D=42.2轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓型號(hào)KITKUTKUVKIVKILKLK三相帶中線0.3670.670.5770.4721.3510.866三相橋0.3671.350.8150.8161.0520.5雙三相橋串聯(lián)0.3672.70.8161.5781.0340.36～0.52雙三相橋并聯(lián)0.1841.350.4180.7891.0310.26～0.32表2-1變流器主電量計(jì)算系數(shù)SEQ表2-1_變流器主電量計(jì)算系數(shù)\*ARABIC1式中：：轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電勢(shì)

；

：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表2-1；則

2.3最大直流整流電流式中：λM

：電動(dòng)機(jī)的電流過(guò)載倍數(shù)，近似等于轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)2；I2N

：轉(zhuǎn)子線電流額定值；KIV

：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表2-1；IdN：轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定值

；IdN=I2N/KIV；1.1：考慮到轉(zhuǎn)子電流畸變等因素的影響而引如的系數(shù)；則2.4最大直流整流電阻2.5定子電阻定轉(zhuǎn)子繞組的變比=折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的定子電阻=2.6電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩2.7折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗三、整流二極管的選擇3.1整流二極管電壓的選擇設(shè)每個(gè)橋臂上串聯(lián)的整流二極管數(shù)目為N=3，則每個(gè)二極管的反向重復(fù)峰值為式中：：電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)上表2-1；：轉(zhuǎn)子開(kāi)路相電勢(shì)；：均壓系數(shù)，一般取0.9。對(duì)于元件不要串聯(lián)時(shí)取1；由上式可見(jiàn)，整流二極管所承受的最高電壓與最低電壓與系統(tǒng)的調(diào)速范圍D有關(guān)，調(diào)速范圍越高，元件承受的電壓越高。則：3.2整流二極管電流的選擇在大容量串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中,需要將幾個(gè)整流二極管并聯(lián)使用。設(shè)并聯(lián)支路數(shù)為Np=3則每個(gè)整流二極管的電流計(jì)算如下：式中：KＩＴ：電流計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表2-1；Iｄｍａｘ：轉(zhuǎn)子整流器最大直流整流電流；KＡＣ：均流系數(shù)。其值可取0.8～0.9，對(duì)于元件不并聯(lián)的情況下取1；四、逆變變壓器的參數(shù)計(jì)算4.1概述對(duì)于不同的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子額定電壓和不同的調(diào)速范圍、要求有不同的逆變變壓器二次側(cè)電壓與其匹配；同時(shí)也希逐轉(zhuǎn)子電路與交流電網(wǎng)之間實(shí)行電隔離，因此一般串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中均需配置逆變變壓器。4.2逆變壓器二次側(cè)參數(shù)的初步計(jì)算逆變壓器二次側(cè)電壓根據(jù)最低轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子最大整流電壓與逆變器最大電壓相等的原則確定：式中：UＴ２：逆變變壓器二次側(cè)線電壓；Uｄｍａｘ：轉(zhuǎn)子整流器最大輸出直流電壓；KＵＶ：整流電壓計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)表2-1；βｍｉｎ：最小逆變角，一般取30°；即，逆變變壓器折算至直流側(cè)電抗，則，折算到直流側(cè)等效電阻平波電抗器直流電阻在串級(jí)調(diào)速狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的額定轉(zhuǎn)速當(dāng)S=1時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子折算到直流側(cè)的等效電阻為1.73，故電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩考慮到換相重疊角的影響，并經(jīng)線性化處理，上式中為則轉(zhuǎn)矩降低系數(shù)為串級(jí)調(diào)速狀態(tài)運(yùn)行時(shí)最高轉(zhuǎn)速的確定直流回路總等效電阻為式中，電動(dòng)機(jī)折算到直流側(cè)的等效電阻，可按功率相等的原則進(jìn)行折算，即得最大電流時(shí)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)為：最大轉(zhuǎn)速：則轉(zhuǎn)速降低系數(shù)電動(dòng)機(jī)校驗(yàn)或即，所選電動(dòng)機(jī)符合要求。所以，時(shí)，換相重疊角為系統(tǒng)工作在第一工作區(qū)。4.3逆變變壓器計(jì)算逆變變壓器二次側(cè)線電壓又因?yàn)槟孀冏儔浩饔?jì)算容量為逆變變壓器一次側(cè)電流因此修正為符合前面所取的值五、硅整流元件及晶閘管的選擇5.1參數(shù)計(jì)算式中（三相橋式電路、電感性負(fù)載）取因?yàn)槿∵x擇硅整流元件ZP150-12六只，晶閘管KP150-12六只。5.2調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)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、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。5.2.1過(guò)電壓保護(hù)不能從根本上消除過(guò)電壓的根源，只能設(shè)法將過(guò)電壓的幅值抑制到安全限度之內(nèi)，這是過(guò)電壓保護(hù)的基思想。抑制過(guò)電壓的方法不外乎三種：用非先行元件限制過(guò)電壓的幅度；用電阻消耗產(chǎn)生過(guò)電壓的能量；用儲(chǔ)能元件吸收產(chǎn)生過(guò)電壓的能量。實(shí)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(shí)用兩種不同保護(hù)方法。以過(guò)電壓保護(hù)的部位來(lái)分，有交流側(cè)過(guò)壓保護(hù)、直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)和器件兩端的過(guò)電壓保護(hù)三種。1、交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)本設(shè)計(jì)采用阻容保護(hù)

即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻R和電容C進(jìn)行保護(hù)。如圖5-1所示：圖5-1阻容保護(hù)電路圖圖5-1阻容保護(hù)電路圖變壓器接法單相三相、二次Ｙ聯(lián)結(jié)三相二次Ｄ聯(lián)結(jié)阻容裝置接法與變壓器二次側(cè)并聯(lián)Y聯(lián)結(jié)D聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)D聯(lián)結(jié)電容ＣＣ1/3C3CC電阻ＲＲ3R1/3RR表5-1變壓器連接及阻容選擇對(duì)于三相電路，Ｒ和Ｃ的值可按表5-1換算。本系統(tǒng)采用D-Y連接。S=1.9299KVA，

U2=120V

變壓器勵(lì)磁電流百分?jǐn)?shù)Iem取值：當(dāng)S=1～10KVA時(shí)，對(duì)應(yīng)的Iem=4～1，所以Iem取3。C≥6IemS/U22=×6×3×34×103/1202=14.17μF選取20μF的鋁電解電容器。變壓器短路電壓比選?。?/p>

S=1～10KVA，Iｅｍ=1～5，所以Iｅｍ取3。Ｃ≥2.3U22/S=2.3×1202/1.9299×103=9.37Ω即，選取電阻為ZB1-10的電阻。2、直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)直流側(cè)保護(hù)可采用與交流側(cè)保護(hù)相同保護(hù)相同的方法，可采用阻容保護(hù)和壓敏電阻保護(hù)。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成加大。因此，一般不采用阻容保護(hù)，而只用壓敏電阻作過(guò)電壓保護(hù),如圖(3-2)所示。U1MA=（1.8-2.2）UDC=(1.8-2.2)×230=414-460V選MY31-440/5型壓敏電阻。允許偏差+10％（484V）。晶閘管及整流二極管兩端的過(guò)電壓保護(hù)查表5-2；晶閘管額定電流/μA1020501002005001000電容/μF0.10.150.20.250.512電阻/Ω1008040201052圖5-2

壓敏電阻保護(hù)的接法抑制晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路方法。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值的1.1～1.15倍得C=0.1μF，R=100Ω。選R為0.2μF的CZJD-2型金屬化紙介質(zhì)電容器。PR=fCUm2×10-6=50×0.2×10-6×(×120)2×10-6=0.45×10-6W即，選R為20Ω普通金屬膜電阻器，RJ-0.5。3、器件兩端的過(guò)電壓保護(hù)快速熔斷器的斷流時(shí)間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施?？焖偃蹟嗥骺梢园惭b在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。1）交流側(cè)快速熔斷器的選擇I2=5.37A選取RLS-10快速熔斷器，熔體額定電流6A。2）晶閘管串連的快速熔斷器的選擇I=I2=5.37A，IT=3.11A選取RLS-10快速熔斷器，熔體額定電流4A。3）電壓和電流上升率的限制電壓上升率：正相電壓上升率較大時(shí)，會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。造成電壓上升率過(guò)大的原因一般有兩點(diǎn)：由電網(wǎng)侵入的過(guò)電壓；由于晶閘管換相時(shí)相當(dāng)于線電壓短路，換相結(jié)束后線電壓有升高，每一次換相都可能造成過(guò)大。限制過(guò)大可在電源輸入端串聯(lián)電感和在晶閘管每個(gè)橋臂上串聯(lián)電感，利用電感的濾波特性，使降低。電流上升率：導(dǎo)通時(shí)電流上升率太大，則可能引起門(mén)極附近過(guò)熱，造成晶閘管損壞。因此對(duì)晶閘管的電流上升率必須有所限制。產(chǎn)生過(guò)大的原因，一般有：晶閘管導(dǎo)通時(shí)，與晶閘管并聯(lián)的阻容保護(hù)中的電容突然向晶閘管放電；交流電源通過(guò)晶閘管向直流側(cè)保護(hù)電容充電；直流側(cè)負(fù)載突然短路等等。限制，除在阻容保護(hù)中選擇合適的電阻外，也可采用與限制相同的措施，即在每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)電感。限制和的電感，可采用空心電抗器，要求L≥（20～30）μH；也可采用鐵心電抗器，L值可偏大些。在容量較小系統(tǒng)中，也可把接晶閘管的導(dǎo)線繞上一定圈數(shù)，或在導(dǎo)線上套上一個(gè)或幾個(gè)磁環(huán)來(lái)代替橋臂電抗器。所以，為了防止每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)30μH的電感。六、平波電抗器電感量的計(jì)算6.1轉(zhuǎn)子直流回路平波電抗器的作用一，使串級(jí)挑速在最小工作電流下仍能維持電流的連續(xù)；二，減小電流脈動(dòng)，把直流回路中的脈動(dòng)分量在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中造成的附加損耗控制在允許的范圍內(nèi)。6.2電感的計(jì)算一、電動(dòng)機(jī)等效電感二、逆變變壓器等效電感三、按電流連續(xù)要求的電感量式中，（三相橋式全控電路）即，四、按限制電流脈動(dòng)要求的電感量式中，——最低次諧波電壓幅值；——逆變變壓器二次側(cè)相電壓有效值；——最低次諧波頻率，對(duì)于三相橋式電路；——電流脈動(dòng)系數(shù)，要求=0.05；——（三相橋式全控電路）；則，選取平波電抗器，當(dāng)Iｄ=106.7A時(shí)電感量為8mH，Iｄ=5.35A時(shí)電感量不小于20mH6.3啟動(dòng)方式的確定用串級(jí)調(diào)速裝置啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流由于，則需要在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)頻敏變阻器啟動(dòng)，待S=0.79，即n=315r/min時(shí)串級(jí)調(diào)速裝置再投入運(yùn)行。七、雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算7.1雙閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算（1）取速度給定電壓速度反饋系數(shù)（2）取電流給定電壓電流反饋系數(shù)（3）取電流調(diào)節(jié)器輸出電壓最大值；晶閘管電壓放大倍數(shù)（4）晶閘管逆變器的滯后時(shí)間常數(shù)低速時(shí)靜差率要求的速度降由于采用了抑止零點(diǎn)漂移的PI調(diào)節(jié)器，故穩(wěn)態(tài)時(shí)的速度降必須滿足：則因?yàn)?，取若取電流環(huán)故靜差率7.2雙閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算由前述分析可知，與均為轉(zhuǎn)差率S的函數(shù)，故電流環(huán)為非定常系統(tǒng)，但當(dāng)時(shí)的與值可按定常系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)具有良好的性能。電流環(huán)參數(shù)計(jì)算由公式知，將代入可以推得由于要求電流環(huán)超調(diào)量小，故電流環(huán)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。取則令故，速度環(huán)參數(shù)計(jì)算由于系統(tǒng)要求抗擾性能及跟隨性能好，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且取h=5。取

轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率又因?yàn)闈M足及ωｉ＜的條件，故電流環(huán)可等效為慣性環(huán)節(jié)。則若按兩種計(jì)算結(jié)果基本一致，取。統(tǒng)飛輪矩按電動(dòng)飛輪矩的1.5倍考慮，即GD2=1.5×0.1=0.15N·m八、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)三相橋式全控整流電路大多用于向阻感負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載供電（即用于直流電機(jī)傳動(dòng)），下面主要分析阻感負(fù)載時(shí)的情況，對(duì)于帶反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載的情況，只需在阻感負(fù)載的基礎(chǔ)上掌握其特點(diǎn)，即可把握其工作情況。

當(dāng)α≤60o時(shí)，Ud波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓U