直流双闭环有环流可逆调速系统设计

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1、目录1系统组成及工作原理11.1系统组成11.2工作原理图12电路的设计32.1整流电源32.2双环调节器电路32.2.1转速调节器32.2.2电流调节器42.3触发器的设计52.4主电路的设计62.5转速及电流检测电路62.6反相器的设计73调节器的参数整定73.1电流调节器参数的计算73.2转速调节器设计103.2.1电流环的等效闭环传递函数103.2.2转速调节器结构的选择113.2.3转速调节器参数的选择123.2.4校验近似条件及转速超调量123.2.5转速调节器的实现134总结15参考文献16附录

2、17151系统组成及工作原理1.1系统组成主电路两组三相桥式晶闸管装置反并联的可逆线路，控制电路采用典型的转速、电流双闭环，转速调节器ASR和电流调节器ACR都设置了双向输出限幅，以限制最大制动电流和最小控制角αmin与最小逆变角βmin。根据可逆系统正反向运行的需要，给定电压Un，电流反馈电压Ui都应该能反映正和负的极性。图中的电流互感器TA采用霍尔变换器可以满足这一要求。直流平均环流可以用α=β配合控制消除，而瞬时脉动环流却是自然存在的。为了抑制瞬时脉动环流，课在环流回路中串入电抗器，环路电抗器，如图中的

3、Lc1、Lc2、Lc3和Lc4。环流电抗器的大小可以按照瞬时环流的直流分量限制在负载额定电流的5%~10%来设计。Ld为平波电抗器，用于减少电动机电枢电流的脉动，减少电枢电流的断续区，改善电动机的机械特性，在流过较大的负载电流时，环流电抗器会饱和，而Ld体积大，可以不饱和，从而发挥滤平电流波形的作用。为了确保两组整流器的工作状态相反，电流调节器的输出分两路，一路经正组桥触发器GTF控制正组桥整流器，另一组经反相器AR、反组桥GTR控制反组桥整流器。1.2工作原理图系统的组成图有以下特点：⑴主电路采用两组晶闸管

4、反并联连接（也可采用交叉连接），因为有二条并联的环流通路，所以要用四个环流电抗器。由于环流电抗器流过较大的负载电流饱和。因此在电枢回路中还要另设一个体积较大的平波电抗器Ld。⑵控制线路采用典型的转速、电流双闭环系统，ASR、ACR都设置了双向输出限幅，限制αmin、βmin。Uct=-Uct满足α=β。⑶给定电压应有正负极性，由继电器KF和KR来切换。⑷可逆，所以转速和电流方向可变，转速和电流检测也要反映相应极性。15图1.2工作原理图152电路的设计2.1整流电源此电路用于产生±15V电压作为转速给定电压以

5、及基准电压，如图2.1.1所示：图2.1.1整流电源2.2双环调节器电路为了实现闭环控制，必须对被控量进行采样，然后与给定值比较，决定调节器的输出，反馈的关键是对被控量进行采样与测量。2.2.1转速调节器转速调节器ASR的作用：（1）是转速n跟随给定电压un*变化稳态无静差；（2）使负载变化起抗扰作用；（3）其输出限幅值决定允许的最大电流。转速反馈电路如下图所示，由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，由初始条件知滤波时间常数。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入相同时间常数的给

6、定滤波环节。15图2.1.1转速调节器原理图2.2.2电流调节器电流调节器ACR的作用：（1）对电网电压波动起及时抗扰作用；（2）启动时保证获得允许的最大电流；（3）在转速调节过程中，使电流跟随起给定值Ui*的变化（4）当电机处于过载甚至于堵转时限制电枢电流的最大值起到快速的安全保护作用如果故障消失，系统能够恢复正常。由于电流检测中常常含有交流分量，为使其不影响调节器的输入，需加低通滤波。此滤波环节传递函数可用一阶惯性环节表示，由初始条件知滤波时间常数，以滤平电流检测信号为准。为了平衡反馈信号的延迟，在给定通

7、道上加入同样的给定滤波环节，使二者在时间上配合恰当。图2.2.2电流调节器152.3触发器的设计晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管具有下面的特性：1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。2）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何变化，晶闸管都保持导通，即晶闸管导通

8、后，门极失去作用。4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。图2.3触发器原理图根据晶闸管的这种特性，通过控制晶闸管的导通和关断时刻，就能控制整流电路的触发角的大小。15在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿