电机拖动与自动控制系统课程设计

电机拖动与自动控制系统课程设计内容摘要：

过调节触发装置 GT 的控制电压 Uc来移动触发脉冲的相位，以改变整流电压 Ud，从而实现平滑调速。 用触发脉冲的相位控制整流电压的平均值是晶闸管整流器的主要特点，而且该系统具有调速范围广、精度高、动态性能好、效率高、易控制等优点，因此，在工业上得到普遍应用。 但是晶闸管还存在以下问题： 1）晶闸管的单向导电性 给系统的可逆运行带来一些困难； 2） 晶闸管的过载能力小，要限制过电流和反向过电压，以及电压变化（ du/dt）和电流变化率（ di/dt），因此必须要有可靠的保护装置和散热条件； 3） 整流电路的脉波数是有限的，比直流电机每对级下换向片的数目要少的多，因此除非主电路电感 L= ，否则 VM 系统的电流脉动总比 GM 系统更为严6 重。 脉动电流产生脉动的转矩，对生产机械不利。 4） 脉动电流造成较大的谐波分量，流入电网后对电网不利，同时也增加了电机发热。 三相桥式全控整流电路 目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理图如图 所示，习惯将其中阴极连接在一起的 3 个晶闸管（ VT VT VT5）称为共阴极组； 阳极连接在一起的 3个晶闸管（ VT VT VT2）称为共阳极组。 此外，习惯上希望晶闸管按从 1至 6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与 a、 b、 c三相电源相接的 3个晶闸管分别为 VT VT VT5，共阳极组中与 a、 b、 c 三相电 源相接的 3 个晶闸管分别为 VT VT VT2。 这样晶闸管就按照 1 到 6的顺序导通了。 下面简单介绍一下其工作 原理 ： 6 个晶闸管的脉冲按 1 到 6 个顺序，相位依次相差 60176。 ；共阴极的组的 3个晶闸管脉冲依次相差 120176。 ，共阳极组的 3 个晶闸管脉冲也依次相差 120176。 ；同一相的上下两个桥壁的晶闸管脉冲相差 180176。 每个时刻均需 2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，一个晶闸管是共阳极组的，一个是共阴极组的，且两个晶闸管不在同一相。 采用双脉冲触发，两个脉冲前沿相差 60176。 ，脉宽一般为 20176。 30176。 当给定某一触发角时，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的相电压与共阳极组中处于通态的晶闸管对应的相电压之差，即为输出整流电压，这样通过改变触发角 的大小，就可以改变输出整流电压了。 7 当  60176。 时的整流电压平均值为： Ud = 3π∫ √62π3 +απ3+αU2 sinωtd(ωt) = U2 cosα （ ） 当 60176。 ﹤ ＜ 90176。 时的电压平均值为： Ud = 3π∫ √6ππ3+αU2 sinωtd(ωt) = U2 [1+ cos*π3 + α+ ] （ ） 闭环调速系统的组成和静特性 要维持电动机的转速稳定，可引入该物理量的反馈量，构成反馈闭环控制系统。 常用的反馈系统有转速反馈、电压反馈和电流反馈系统，本文采用转速反馈。 在电动机轴上安装一台测速发电机 TG，从而引出与被调量 — 转速成正比的负反馈电压 Un，与转速给定电压 Un∗相比较后，得到偏差电压 △Un，经过放大器 A，产生触发装置 GT 的控制电压 Uct，用以控制电动机转速。 其原理图如图 所示。 只要转速出现偏差，该系统就会自动产生纠正偏差的作用。 转速降落正是由负载引起的转速偏差，显然，该系统可大大减少转速降落。 下面分析这个闭环调速 系统的稳定性。 为了突出主要矛盾，先作如下的假定： （ 1） 忽略各种非线性因素，假定各环节的输入输出关系都是线性的；8 （ 2） 假定只工作在 VM系统开环机械特性的连续段。 （ 3） 忽略直流电源和电位器的内阻。 各环节稳态关系如下： 电压比较环节： *n n nU U U   ； 放大器： ct p nU K U ； VM 系统开环机械特性： 0ddeU I Rn C ； 晶闸管整流器与触发装置： 0d s ctU KU ； 测速发电机： tgUn ； 以上 各关系式中 pK — 放大器的电压放大系数： sK — 晶闸管整流器与触发装置的电压放大系数；  — 测速反馈系数，单位为 Vmin/r； 整理上述五个式子，得到转速负反馈闭环调速系统的静特性方程式 **(1 / ) (1 ) (1 )p s n d p s n de p s e e eK K U I R K K U RIn C K K C C K C K     （ ） 式 （ ） 中 K /p s eK K C 为闭环系统的开环放大系数，此处以 1/。