vm雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

1、目錄1課程設(shè)計目的- 1 -2課程設(shè)計題目描述和要求- 1 -2.1設(shè)計要求- 1 -2.2設(shè)計內(nèi)容- 1 -2.3設(shè)計數(shù)據(jù)- 1 -3課程設(shè)計報告內(nèi)容- 1 - 3.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成- 2 - 3.2主電路結(jié)構(gòu)形式- 3 - 3.3變壓器的選擇- 3 - 3.4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計- 5 - 3.5 整流元件晶閘管的選型- 11 - 3.6快速熔斷器的選擇- 12 - 3.7平波和均衡電抗器的設(shè)計- 13 - 3.8直流穩(wěn)壓穩(wěn)壓電源設(shè)計- 14 - 3.9調(diào)節(jié)器的限幅- 14 - 3.10電流互感器- 15 - 3.11 保護(hù)電路的設(shè)計- 15 - 3.12 晶

2、閘管觸發(fā)電路的設(shè)計- 17 -4設(shè)計體會- 18 -5參考書目- 18 -6附表- 19 -1課程設(shè)計目的本課程課設(shè)結(jié)合電力拖動與自控控制技術(shù)與電力電子及技術(shù)，在對課程充分理解的基礎(chǔ)上設(shè)計一個符合要求的V-M雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，通過設(shè)計進(jìn)一步加深課堂所學(xué)的知識，并把學(xué)到的知識運(yùn)用于解決實(shí)際的問題，通過課程設(shè)計達(dá)到以下目的：1） 熟悉V-M雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)組成以及雙閉環(huán)的設(shè)計過程及設(shè)計 方法；2） 確定了電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)并按照設(shè)計參數(shù)要求對調(diào)節(jié)器的 參數(shù)進(jìn)行了計算和確定；3） 根據(jù)三相全波全控整流電路的原理，選擇合適的變壓器、晶閘管、平波 電抗器以及晶閘管保護(hù)、觸發(fā)電路

3、，組成整流電路；4） 熟悉晶閘整流電路中同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路的工作方式。 2 課程設(shè)計題目描述和要求2.1設(shè)計要求1）該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑的速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī)不可逆運(yùn)行，具有較寬的調(diào)速范圍（D 10），系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作。2）系統(tǒng)靜特性良好，無靜差（靜差率s 2%）。3）動態(tài)性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)速超調(diào)量n8%，電流超調(diào)量i5%，動態(tài)速降n8-10%，調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時間（調(diào)節(jié)時間）ts 1s。4）系統(tǒng)在5%負(fù)載以上變化的運(yùn)行范圍內(nèi)電流連續(xù)。5）調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過電流等保護(hù)。2.2設(shè)計內(nèi)容1）根據(jù)題目的技術(shù)要求，分析論證并確定主電路的結(jié)構(gòu)型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原

4、理框圖。2）調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件的確定及其參數(shù)計算（包括有變壓器、電力電子器件、平波電抗器與保護(hù)電路等）。3）驅(qū)動控制電路的選型設(shè)計（模擬觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)器電路 均可）。4）動態(tài)設(shè)計計算：根據(jù)技術(shù)要求，對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)校正，確定ASR調(diào)節(jié)器與ACR調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)型式及進(jìn)行參數(shù)計算，使調(diào)速系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并滿足動態(tài)性能指標(biāo)的要求。5）繪制V-M雙閉環(huán)直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理總圖（要求計算機(jī)繪圖）。6）整理設(shè)計數(shù)據(jù)資料，課程設(shè)計總結(jié)，撰寫設(shè)計計算說明書。2.3原始數(shù)據(jù)1）晶閘管整流裝置：Rrec=0.032，Ks=45-48。2）負(fù)載電機(jī)額定數(shù)據(jù)：PN=90KW，UN=440V，IN

5、=220A，nN=1800r/min，Ra=0.088，=1.5。3）系統(tǒng)主電路：R =0.12，Tm=0.1s。4）其他：設(shè)ASR和ACR均采用PI調(diào)節(jié)器，ASR限幅輸出，最大 給定。3.課程設(shè)計報告內(nèi)容 43.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實(shí)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)置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級聯(lián)接，如圖1所示，即把轉(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)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器A

6、SR和ACR一般都采用PI調(diào)節(jié)器。因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器作為校正裝置既可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時得到無靜差調(diào)速，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；作為控制器時又能兼顧快速響應(yīng)和消除靜差兩方面的要求。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，采用PI調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)獲得良好的靜態(tài)和動態(tài)性能。圖中兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的，轉(zhuǎn)速調(diào)機(jī)器ASR的輸出限幅電壓決定了電流給定電的最大值，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓。 圖1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖+-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd+-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU

7、*iLMMTGUPE注: ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR電流調(diào)節(jié)器 TG直流測速發(fā)電機(jī) TA電流互感器 UPE電力電子裝置 Un*轉(zhuǎn)速給定電壓 Un轉(zhuǎn)速反饋電壓 Ui*電流給定電壓Ui 電流反饋電壓直流調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的方案是轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，采用串級控制的方式。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)為外環(huán)，其作用是保證系統(tǒng)的穩(wěn)速精度；電流負(fù)反饋環(huán)為內(nèi)環(huán)，其作用是實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)距控制，同時又能實(shí)現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在突加給定下的跟隨性能、動態(tài)限流性能和抗擾動性能等，都比單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)好。3.2主電路結(jié)構(gòu)形式在直流調(diào)速系統(tǒng)中，我們采用的是晶閘管-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡稱V-M系統(tǒng))的原

8、理圖如圖2所示。它通過調(diào)節(jié)處罰裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。與旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主，根據(jù)晶閘管的特性，可以通過調(diào)節(jié)控制角大小來調(diào)節(jié)電壓。當(dāng)整流負(fù)載容量較大或直流電壓脈動較小時應(yīng)采用三相整流電路，其交流側(cè)由三相電源供電。三相整流電路中又分三相半波和全控橋流電路，因?yàn)槿喟氩ㄕ麟娐吩谄渥儔浩鞯亩蝹?cè)含有直流分量，故本設(shè)計采用了三相全控橋整流電路來供電，該電路是目前

9、應(yīng)用最廣泛的整流電路，輸出電壓波動小，適合直流電動機(jī)的負(fù)載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)范圍廣，能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)連續(xù)、平滑地轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、電動機(jī)不可逆運(yùn)行等技術(shù)要求。其整流電路如下： 圖2 晶閘管三相橋式整流電路用觸發(fā)脈沖的相位角控制整流電壓的平均值是晶閘管整流器的特點(diǎn)與觸發(fā)相位角的關(guān)系因整流電路的形式而異，對于一般的全控整流電路，當(dāng)電流波形連續(xù)時可以用下式表示：從自然換相點(diǎn)算起的觸發(fā)脈沖控制角時整流電壓波形峰值m交流電壓一周內(nèi)整流電壓的脈波數(shù)因?yàn)殡姍C(jī)的額定電壓為440，假設(shè)采用工廠常見的380V三相交流供電，采取三相全橋整流電流根據(jù) 求得滿足要求3.3變壓器的選擇（1）變壓器閥側(cè)相電壓，考慮在最低輸

10、入電壓時滿足要求采用轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)的變壓器閥側(cè)相電壓計算公式 式中 電動機(jī)額定電壓，440V； 電動機(jī)最大工作電流(A)；=1.5×220=330A 為電機(jī)電樞電流的額定值， 變壓器的短路電壓百分比，根據(jù)變壓器短路電壓百分比與表 觀功率的關(guān)系表可知，在90KVA的時候約為5。 整流電壓計算計算系數(shù)，三相全橋整流電路中 換向電抗電壓降計算系數(shù)，三相全橋取0.5 為電網(wǎng)電壓波動系數(shù)，一般取，本次設(shè)計取0.9 電動機(jī)額定電流(A)，； 變壓器額定電流(A)； 對應(yīng)于時變壓器的最大電流(A)； 電動機(jī)電樞回路電阻為0.088； 電動機(jī)電樞回路中附加電阻 寬脈沖不可逆系統(tǒng)控制角,對于三相全

11、控橋可取為，取; 變流變壓器閥側(cè)相電流計算公式為 式中 變壓器閥側(cè)相電流計算系數(shù)，三相全控橋取0.816本設(shè)計中,則變流變壓器表觀功率計算公式為式中 變流變壓器表觀功率計算系數(shù)，三相全橋取1.05 代入各項(xiàng)參數(shù)，則有設(shè)計時留取一定的裕量，可以取容量為的整流變壓器，變壓器的形式選用Y/Y連接的變壓器。3.4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示，其中增加了濾波環(huán)節(jié)，包括電流濾波、轉(zhuǎn)速濾波和兩個給定信號的濾波環(huán)節(jié)。圖3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖Toi電流反饋濾波時間常數(shù) Ton轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)3.4.1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計1. 時間常數(shù)的確定整流裝置滯后時

12、間常數(shù)，即三相橋式電路的平均失控時間 。電流濾波時間常數(shù)=0.002s（1） 電流環(huán)小時間常數(shù)之和。按小慣性環(huán)節(jié)等效，取。電磁時間常數(shù)的確定。電流脈動將引起電動機(jī)溫升增高和使電動機(jī)換向惡化，為此，一般要加一個平波電抗器，將整流電流的脈動率限制在所允許的范圍內(nèi)。電機(jī)所需的電感由以下幾部分組成，電機(jī)電樞繞組的電感、變壓器的電感、以及平波電抗器的電感，所需的總電感可按下式計算則電磁時間常數(shù) 檢查對電源電壓的抗擾性能：，參照附表1的典型I型系統(tǒng)動 態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的。從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，采用 I 型系統(tǒng)就夠了。從動態(tài)要求上看，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突

13、加控制作用時有太大的超調(diào)，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素，為此，電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，應(yīng)選用典型I型系統(tǒng)。電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，要校正成典型 I 型系統(tǒng)，顯然應(yīng)采用PI型的電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成 式中 Ki 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； i 電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。模擬電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)如下- 17 -電流調(diào)節(jié)器電路參數(shù)的計算公式 圖 4 電流調(diào)節(jié)器的模擬結(jié)構(gòu)3. 計算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)： ， 電流開環(huán)增益：要求時，取， 所以 于是，ACR的比例系數(shù)為 其中取小的值取45為電流反饋系數(shù)其值為；4. 校驗(yàn)近似條件

14、電流環(huán)截止頻率：1)晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件，滿足近似條件。忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 滿足近似條件。3）電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 ， 滿足近似條件。5. 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容由圖4，按所用運(yùn)算放大器取R0=40k，各電阻和電容值為照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為，滿足設(shè)計要求。3.4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計1. 確定時間常數(shù)（1）電流環(huán)等效時間常數(shù)1/KI。由前述已知，則 （2）轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)，取.（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。按小時間常數(shù)近似處理，取2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負(fù)載擾動作用點(diǎn)前面必須有一個積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 A

15、SR 中，現(xiàn)在在擾動作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該設(shè)計成典型 型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。 ASR其傳遞函數(shù)為式中 Kn 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； n 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)模擬式轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路結(jié)構(gòu)如下轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)計算圖5 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的模擬結(jié)構(gòu) 3. 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5，則ASR的超前時間常數(shù)為則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益可得ASR的比例系數(shù)為式中 電動勢常數(shù) 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 4.檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速截止頻率為 （1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為,滿足簡化條件 .（2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為

16、 滿足近似條件。5計算調(diào)節(jié)器電阻和電容根據(jù)圖5所示，取，則 6.校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時，查附表1典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)得，不能滿足設(shè)計要求。實(shí)際上，由于附表1是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計算超調(diào)量。 設(shè)理想空載起動時，負(fù)載系數(shù)，已知，,，。當(dāng)時，由附表4查得，而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 式中 轉(zhuǎn)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降為基準(zhǔn)值，對應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速，則 ，能滿足設(shè)計要求。7. 校核動態(tài)最大速降設(shè)計指標(biāo)要求動態(tài)最大速降。在實(shí)際系統(tǒng)中，可定義為相對于額定轉(zhuǎn)速時的動態(tài)速降。由 ，；查表可知，=81.2%，所

17、以 ；， 能滿足設(shè)計要求。8校核調(diào)節(jié)時間設(shè)計指標(biāo)要求調(diào)節(jié)時間，由附表1得 3.5 整流元件晶閘管的選型 選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 、反向重復(fù)峰值電壓和額定通態(tài)平均電流。（1）額定斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 和反向重復(fù)峰值電壓對于本設(shè)計采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按1至6的順序?qū)?，在阻感?fù)載中晶閘管承受的最大電壓， 而考慮到系統(tǒng)操作（如開關(guān)合閘瞬間）時的過電壓以及由于某些意外原因而產(chǎn)生的過電壓，選擇晶閘管的額定斷態(tài)重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓時，一般留23倍裕量，即和式中 晶閘管的電壓計算系數(shù)，取2.45 每一個橋臂的晶閘管串聯(lián)數(shù)，取2； 均壓系數(shù)，一般取，串聯(lián)的晶閘管的管

18、數(shù)越大，且觸發(fā)性能越較差時，取值越低，取0.87所以：根據(jù)推薦取值 取1200V。（2）額定通態(tài)平均電流由于晶閘管是一種具有較小熱慣性的原件，它不像電機(jī)、變壓器那樣承受長時間的過載。因此在使用中要保證在任何情況下晶閘管的最高工作結(jié)溫都不得超過其允許的額定結(jié)溫當(dāng)整流電路的電感足夠大、整流電流連續(xù)時，考慮留取一定的電流裕量，可用下式近似估算晶閘管額定通態(tài)平均電流：式中 晶閘管的電流計算系數(shù)，取0.367 最大整流電流（A）,通常 均流系數(shù)，通常,每個橋臂無晶閘管并聯(lián)時，； 每個橋臂的晶閘管并聯(lián)數(shù)。則晶閘管的額定通態(tài)平均電流 取300A系數(shù)1.02.0是考慮留取一定的電流裕量，這是考慮到由于元器件裝

19、在裝置中通風(fēng)的不均勻以及某些偶然因素可能引起的短時過載。本設(shè)計可選用晶閘管的型號為KP300A （ 螺栓型）額定電壓：VDRM 2000V 額定電流：IT(AV) 300A門極觸發(fā)電壓：VGT 3V 門極觸發(fā)電流：IGT 250m A 3.6快速熔斷器的選擇 額定電壓快速熔斷器的額定電壓可用下式計算： 式中 變壓器閥側(cè)相電壓（V）；元件電壓計算系數(shù)，取2.45。則快速熔斷器的額定電壓 額定電流快速熔斷器串接在橋臂電路中以保護(hù)由于直流側(cè)短路或者逆變顛覆而造成過大的電流時不至于使晶閘管損壞，同時也防止故障的擴(kuò)大，選擇快速晶閘管的額定電流時主要考慮兩個原則，一個是要保證在正常工作時熔斷器不過熱，二是

20、要使快速熔斷器的熔斷功小于晶閘管允許的快速熔斷器的額定電流可按下式計算式中 晶閘管的額定通態(tài)平均電流（A）；代入相關(guān)參數(shù)，可得 綜上所述，熔斷器選擇RS3快速熔斷器耐壓500V，額電流200A承受1.1倍額定電壓5小時內(nèi)不熔斷。3.7平波和均衡電抗器的設(shè)計整流電路中，通常包含電動機(jī)的電樞電抗、變流變壓器的漏抗、外加平波電感器或均衡電抗器的電抗三部分電抗，因?yàn)殡妱訖C(jī)電樞電感較小，在本次課設(shè)中忽略電機(jī)電樞電感。計算各種整流電路中平波電抗器要從以下三個方面出發(fā)： 從減小電流脈動出發(fā)選擇電控器； 叢保持電流連續(xù)性出發(fā)選擇電抗器； 從限制環(huán)流（均衡電流）出發(fā)選擇電抗器；（1）變壓器電感值的計算變流變壓器

21、的電感可按下式計算：式中 變壓器閥側(cè)相電壓（V）；變壓器短路電壓百分值，根據(jù)變壓器短路電壓百分百與表觀功率的關(guān) 系表查的=5 電感計算系數(shù)，取3.9（3）按保持電流連續(xù)原則選擇電抗器由于整流電流斷續(xù)會使電動機(jī)換向條件惡化，同時引起調(diào)速系統(tǒng)振蕩、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，故必須是變流器在最小工作電流Idmin仍能保持電流連續(xù)，此時需要的外加電抗器的電感值為式中 要求保持電流連續(xù)的最小工作電流（A）,一般取； 正比于直流電壓中交流分量的電感計算系數(shù)；本設(shè)計中取時的值即0.08，則對于不可逆系統(tǒng)，在電動機(jī)電樞端串聯(lián)一個平波電抗器，其電感值應(yīng)在額定電流時不小于Lmd，而在最小工作電流時不小于Lis 實(shí)際中要接入的平波

22、電感器電感LK為6.3mH 電樞回路總電感為 3.8直流穩(wěn)壓穩(wěn)壓電源設(shè)計 直流穩(wěn)壓電源是最為給各種控制單元供電的電源，對于直流穩(wěn)壓電壓電源的基本要求是 穩(wěn)壓電源的輸出要符合哥哥控制電路的實(shí)際需要，并能在一定范圍內(nèi)可調(diào)； 穩(wěn)壓電源的電壓穩(wěn)定裕度要滿足各個控制電路的需要； 輸出電壓的紋波盡可能小； 穩(wěn)壓電源應(yīng)具備過電壓及過電流保護(hù)措施； 根據(jù)本次課設(shè)對芯片供電的需要，設(shè)計一款基于7815、7819的線性穩(wěn)壓電源其結(jié)構(gòu)圖如下： 圖6 采用7815 7819的直流穩(wěn)壓電源3.9調(diào)節(jié)器的限幅 在控制系統(tǒng)中，要求對設(shè)備進(jìn)行各種保護(hù)，如超速保護(hù)、啟動電流限制等，利用調(diào)節(jié)器的輸出限制特性，就很容易實(shí)現(xiàn)這些保護(hù)

23、。 圖7采用穩(wěn)壓管限幅的限幅電路 圖中采用穩(wěn)壓管反饋的限幅電路。在OUT1未達(dá)到穩(wěn)壓管DZ1和DZ2擊穿電壓之前，不起限幅作用，一旦達(dá)到穩(wěn)壓電壓值時，利用DZ2或DZ2被擊穿而產(chǎn)生強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔?，把OUT1限制住，所以O(shè)UT1的絕對值基本上等于DZ1或者DZ2的擊穿電壓值，也就是說正向限幅等于DZ1的穩(wěn)壓值，反向限幅等于DZ2的穩(wěn)壓值。要改變限幅值必須更換穩(wěn)壓管。3.10電流互感器 電流互感器是將主電路的電流，變換成一個與主電路電流城線性關(guān)系的直流電壓信號送到電流調(diào)機(jī)器，作為電流反饋信號以實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán)控制，同時電流互感器的另一個作用是使控制電路與主電路隔離，本次課設(shè)采用三個電流互感器Y型接法

24、，避免主電路三相電流不平衡使互感器飽和。 圖8 電流互感器3.11 保護(hù)電路的設(shè)計（1）過電壓保護(hù)這里采用金屬氧化物壓敏電阻的過電壓保護(hù)。壓敏電阻是有氧化鋅，氧化鉍等燒結(jié)制成的非線性電阻元件，它具有正反相同很陡的伏安特性，正常工作是漏電流小，損耗小，而泄放沖擊電流能力強(qiáng)，抑制過電壓能力強(qiáng)，此外，它對沖擊電壓反映快，體積又比較小，故應(yīng)用廣泛。在三相的電路中，壓敏電阻的接法是接成星形或三角形如圖所示。 圖9 壓敏電阻壓敏電阻額定電壓的選擇可按下式計算：壓敏電阻承受的額定電壓峰值式中 -壓敏電阻的額定電壓。 VYJ型壓敏電阻的額定電壓有：100V、200V、440、760V、1000V等；為電網(wǎng)電壓

25、升高系數(shù)，可取。壓敏電阻承受的額定電壓峰值就是晶閘管控制角=300時輸出電壓。由此可將上式轉(zhuǎn)化成 可得壓敏電阻額定電壓所以壓敏電阻額定電壓取640V型壓敏電阻。（2）過電流保護(hù)在本設(shè)計中，選用快速熔斷器串接在橋臂電路中，以保護(hù)由于直流側(cè)短路或逆變顛覆而造成過大的電流時不致使晶閘管損壞，同時也防止故障的擴(kuò)大，保護(hù)原理圖10 圖10 快速熔斷器保護(hù)3.12 晶閘管觸發(fā)電路的設(shè)計晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在必要的時刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時刻進(jìn)行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求：

26、（1） 觸發(fā)信號必須保持與主電路的電源頻率同步，并保持一定的相位關(guān)系；（2） 觸發(fā)信號應(yīng)能在一定范圍內(nèi)移相，其所需的移相范圍應(yīng)根據(jù)各種變流器的整流電路而定；（3） 觸發(fā)器應(yīng)該有足夠的輸出功率，為使晶閘管導(dǎo)通，通常采用強(qiáng)觸發(fā)，觸發(fā)脈沖應(yīng)該有一個陡而高的前沿；（4） 由于受晶閘管門極允許的電流、電壓和功率的限制，觸發(fā)脈沖強(qiáng)度不得大于晶閘管規(guī)定的允許值；理想的觸發(fā)脈沖電流波形如下-脈沖前沿上升時間（）-強(qiáng)脈沖寬度 -脈沖寬度 -強(qiáng)脈沖幅值（）-脈沖平頂幅值（） 圖11 理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形本次課程設(shè)計采用隔離的驅(qū)動器去驅(qū)動六個獨(dú)立的晶閘管，驅(qū)動電路如下： 圖12 隔離驅(qū)動器 這個驅(qū)動器有V1、V2構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)以及脈沖變壓器TM和附屬的電路構(gòu)成脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。當(dāng)V1、V2導(dǎo)通時，通過脈沖變壓器向晶閘管的門極及陰極之間輸出出發(fā)脈沖