课程设计_配合控制有环流可逆调速系统(编辑修改稿)

课程设计_配合控制有环流可逆调速系统(编辑修改稿)内容摘要：

确定之后，晶闸管交流侧的电压2U只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压。 3/)~(2 NU 式中 NU—— 电动机额定电压； 带入数据得 ~)~(2 V 取 136V 因此变压器的变比近似为：  UUK 、二次侧相电流的计算 （ 1） 二次侧相电流 2I的计算 dNIVIKI 2 式中 ——IVK二次侧相电流计算系数 dNI—— 整流器额定直流电流（ A）。 AII dN  （ 2） 一次侧相电流 1I的计算 14 21 K 式中 K—— 变压器的变压比 AAI  变压器 一次侧容量 1S 111 IUm 。 变压器二次侧容量 2IU。 一次相电压有效值 1U 取决于电网电压，所以变流变压器的平均容量为 121 ()2S S S 对于本设计 21 mm=3 121 ()2S S S 2/)( 222111 IUmIUm   AKV V V V   )( )(2/)( )(2/) 设计时留取一定的裕量，可以取容量为AKV的整流变压器。 . 整流元件晶闸管的选型 选择晶闸管元件主要是选择它的额定电压TnU 和额定电流 )(AVTI。 TnU 对于本设计采用的是三相桥式整流电路，晶闸管按 1至 6的顺序导通，在阻感负载中晶闸管承受的最大电压VUm 2  ， 而考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素，还要放宽 2～ 3 倍的安全系数，则晶闸管额定电压Tn计算结果： VUU mTM ~)3~2()3~2(  取 V1000 式中 m—— 晶闸管可能承受的电压最大值（ V）。 )(AVTI 晶闸管额定电流 )(AVTI 的 有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。 一般取按此原则所得计算结果的 ～ 2倍。 已知 Ad   m ax31 dVT II 15 可得晶闸管的额定电流 )(AVTI 计算结果 ：   AII VTAVT ~)2~(  取 16A 本设计选用晶闸管的型号为 KP20 额定电压： TnU 1000V 额定电流： ()TAVI 16A 电抗器的设计 为了限制整流 电流的脉动、保持整流电流连续，通常在变流器的直流输出侧接入带有气隙的电抗器，称作平波电抗器。 一个整流电路中，通常包含有电动机电枢电抗、变压器漏抗和外接电抗器的电抗三个部分。 aL（ mH) mHa  T（ mH)  H(mH) mHH  主回路参数计算及元器件选择（二） 过电压保护 图 31 交流测过电压保护（阻容吸收保护） 阻 容吸收保护通常在变压器二次侧并接电阻 R和电容 C串联支路进行保护。 16 此种接法电容电阻的计算： )(6 22 FU SIC em  电容的耐压  emdlIUSUR  电阻功率 RIP RR 2)4~3( 通过电阻的电流 62 102  cR fCUI  式中 S—— 变压器容量（ AKV)； 2U—— 变压器二次相电压有效值（ V）； emI—— 变压器励磁电流百分比； dl—— 变压器的短路比； c—— 阻容元件两端正常工作时交流电压峰值（ V）。 本系统 S=AKV 2U=136V emI=3A dlU=3V FC  2  取 5F  2R 取 11 +~WUV 图 32 直流侧过于保护 直流侧过电压保护可以用阻容或压敏电阻，但采用阻容保护容易影响系 17 统的快速性，并造成 dtdi/加大（上升率大会使 SCR 误导通）。 因此，一般只用压敏电阻作过电压保护。 压敏电阻标称电压 mAU1按下式选择，即 DCmA U)2~(1  式中 DC—— 正常工作时加压敏电阻两端的直流电压（ V）。 则 VVU DCmA 440~396220)2~()2~(1  所以压敏电阻选取额定电压 440V 的。 选型：压敏电阻规格为 10K681。 为了抑制晶闸管的换相过电压，采用在晶闸管两端并联阻容保护电路的方法，如图 33。 阻容保护的元件参数可以根据表 31 列出经验数据选定。 电容耐压值，通常按加在晶闸管两端工作电压峰值mU的 ~ 倍计算。 电阻功率 RP（ W）为 62 10  mR fCUP 式中 f—— 电源频率（ Hz） C—— 电容值（F） mU—— 晶闸管工作电压峰值（ V）。 表 31 阻容保护的元件参数 晶闸管额定电流 /A 10 20 50 100 200 500 1000 电容 /F 1 2 电阻 / 100 80 40 20 10 5 2 RC~ 图 33 晶闸管过压保护 晶闸管的额定电流  AI AVT 16 18 则由表可得保护电容FC ， 80R。 电容的 耐压值 VU ~)~(  过电流保护 1）交流一次侧过电流保护 交流一次侧过电流保护可通过断路器实现 Q FL 1L 2L 3 图 34 交流一次过电流保护 低压断路器的冲击电流为 4 6FNI I A    断路器的型号为： DZ5 2）交流二次侧过电流保护 ~+UV 图 35 交流二 次过电流保护 额定电压应大于线路正常工作电压的有效值，即 VVUKU UTFN 2   额定电流：AII AVTFN 16)(  则选型为 RS3/25020。 过电流是晶闸管电路经常发生的故障，是造成器件损坏的主要原因之一，因此，过电流保护应首先考虑。 造成晶闸管过电流的主要因素有：电网电压波动太大，电动机轴上负载 19 超过允许值，电路中管子误导通以及管子击 穿短路简单游等。 快速熔断器保护是最简单有效的过流保护器件，与普通熔断器相比，具有快速熔断的特性，在通常的发生短路后，熔断时间小于 20ms，能保证在晶闸管损坏之前熔断自身而断开故障点，避免过电流烧坏管子。 +~WUV 图 36 晶闸管过电流保护 快速熔断器的选择主要考虑以下两个方面： （ 1） 快速熔断器的额定电压应大于线路正常工作电压的有效值，即 VVUKU UTFN 2   取 240V。 （ 2） 快速熔断器的额定电流应大于等于被保护晶闸 管额定电流。 AII AVTFN 16)(  则选型为 RS3/25020。 触发回路设计 晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在必要的时刻由阻断转为导通。 晶闸管触发电路往往包括触发时刻进行控制相位控制电路、触发脉冲的放大和输出环节。 触发脉冲的放大和输出环节中，晶闸管触发电路应满足下列要求： （ 1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，三相全控桥式电路应采用宽于 60176。 或采用相隔 60176。 的双窄脉冲。 （ 2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流 3～ 5 倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达 1～2A∕ us。 （ 3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极的伏安特性的可靠触发区域之内。 20 （ 4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 本设计 用到两组 三相全控桥整流电路中有六个晶闸管 ，触发顺序依次为： VT1— VT2— VT3— VT4— VT5— VT6，晶闸管必须严格按编号轮流导通， 6个触发脉冲相位依次相差 60O， 可以选用 3 个 KJ004 集成块和一个 KJ041 集成块，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，就可以构成三相全控桥整流电路的集成触发电路。 37。 (1~ 3脚为 6路 单脉冲输入)(15 ~10 脚为6 路双脉冲输出)至V T 1至V T 2至V T 3至V T 4至V T 5至V T 6 图 37 三 相全控桥整流电路的集成触发电路 由于晶闸管在主回路中，与触发电路直接相连时易导通，所以要设计一个变压器隔离两部分电路。 VD VD2 用来消除负半周波。 21 VT1VD1VD2 图 39 隔离电路 触发电路需要 +15V、 — 15V的稳压电源（直流）和 saU、 sa、 sa同步信号，利用变压器将电网电压降压后接入。 U s a U s cU s bQ F 图 310 同步信号变压器 励磁回路设计 L 1L 2L 3NK IR P 图 311 励磁回路设计 22 本设计要求励磁额定电压 220V，则可通过三相半波进行整流，通过 RP进行 电压调节，使励磁线圈两侧电压为 220V。 欠电流继电器可以进行失磁保护，当电流小于某一数值时将电路断开，防止因失磁而引起飞车现象。 23 第 4 章 控制回路设计 电流环设计 转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可以 认为反电动势基本不变。 所以 在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即 E≈ 0。 这时，电流环如图 41 所示。 * ( )iUsA C R11lRTs ()cUs ()dIs1ssKTs 11oiTs  1oiTs  ()doUs 图 41电流环的动态结构框图及其化简（忽略反电动势的动态影响） 忽略反电动势对电流环作用的近似条件是 lmci TT13 式中 ω ci—— 电流环开环频率特性的截止频率。 如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成 U*i(s) / ，则电流环 便等效成单位负反馈系统。 如图 35 所示。 * ( )iUsA C R ( 1 ) ( 1 )sliKRT s T s()cUs ()dIs1oiTs  图 42电流环的动态结构框图及其化简（等效成单位负反馈系统） 最后，由于 Ts 和 Toi 一般都比 Tl 小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为。