




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
《交直流调速系统》课程设计说明书双闭环直流调速系统院、部:电气与信息工程学院学生姓名:学号:指导教师:专业:班级:完成时间:阻容保护即在变压器二次侧并联电阻R和电容C进行保护,如图3-1中的1R1—1R3和1C1-1C3。对于单相电路电容C的耐压(3-11)(3-12)电阻功率:(3-13)式中:——变压器容量(VA)——变压器二次相电压有效值——通过电阻的电流(A)——变压器励磁电流百分比,10~100KVA的变压器,对应的=10~4;——变压器的短路比,10~1000KVA的变压器,对应的=5~10;——阻容两端正常工作时交流电压峰值(V)。对于相电路,R和C的数值可按表3-1进行换算。表3-1变压器和阻容装置不同接法时电阻和电容的数值变压器接法单相三相、二次Y联结三相、二次D联结阻容装置接法与变压器二次侧并联Y联结D联结Y联结D联结电容CC1/3C3CC电阻RR3R1/3RR取=6,=8,由式(3-11)、(3-12)、(3-13)得C≥6S/U22=6×6×62.9×103/1202=157.3µF耐压≥1.5Um=1.5××120=254.6V由公式计算出电容量一般偏大,实际选用时还可参照过去已使用装置情况来确定保护电压的容量,这里选CZ32-2型金属化纸介电容器,电容量160uF,耐压300V。取2ΩIC=2πfCUC×10-6=2π×50×160×120×10-6=6.03APR≥(3~4)IC2R=(3~4)×6.032×2=(218.17~290.89)W可选取2Ω,300W的陶瓷绕线电阻。=2\*GB3②压敏电阻的选择压敏电阻标称电压==1.3××120=220.6V取电流量5KA,选MY31-220/5型压敏电阻。允许偏差+10%(242V)。(2)直流侧过电压保护直流侧保护可采用与交流侧保护相同保护相同的方法,可采用阻容保护和压敏电阻保护。但采用阻容保护易影响系统的快速性,并且会造成di/dt加大。因此,一般不采用阻容保护,而只用压敏电阻作过电压保护。(1.8~2)=(1.8~2.2)×230=414~460V选MY31-660/5型压敏电阻,允许偏差+10%。闸管及整流二极管两端的过电压保护抑制晶闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法。如图3-1中的1R4~1R9、1C4~1C9。阻容保护的数值一般根据经验选定,见表3-2表3-2阻容保护的数值一般根据经验选定晶闸管额定电流/μA1020501002005001000电容/μF0.10.150.20.250.512电阻/Ω1008040201052抑制晶闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法。电容耐压可选加在晶闸管两端工作电压峰值的1.1~1.15倍。由于由上表得C=0.5µF,R=10Ω,电容耐压≥1.5=1.5×=1.5××120=441V选C为0.15µF的CZJD-2型金属化纸介质电容器,耐压为450V。=50×0.15×=0.324W选R为80Ω,1W的普通金属膜电阻器。3.4.2过电流保护本系统采用电流截止反馈环节作限流保护外,还设有与元件串联的快速熔断器作过载与短路保护。快速熔断器的断流时间短,保护性能较好,是目前应用最普遍的保护措施。快速熔断器可以安装在直流侧、交流侧和直接与晶闸管串联。如图3-1中的FU1-FU7。(1)交流侧熔断器的选择在交流则设有熔断器FU1,对整流变压器及后面的电路进行短路与过载保护,整流变压器一次侧的电流有效值为=56.49A。故可选取RW06-80低压熔断器,熔体的额定电流选为80A(2)晶闸管串连的快速熔断器的选择接有电抗器的三相全控桥电路,通过晶闸管的有效值=120.7A选取RLS-150快速熔断器,熔体额定电流150A。(3)过电流继电器的选择因为负载电流为209A,所以可选用吸引线圈电流为30A的JL14-11ZS型手动复位直流过电流继电器,整定电流取1.25×209=261.25A≈260A。3.4.3缺相与无励磁或弱磁保护在发生缺相故障时,会使输出电压降低,电流和电压波动增大,使电机运行时振动加大,增大了对生产机械的冲激,有必要设置缺相保护电路。对于他励直流电动机,启动时必须先加励磁电源,然后才能加电枢电压,以及在弱磁时,会使系统不稳定,因而应设置无励磁或弱磁保护。(1)缺相保护缺相保护采用带缺相保护功能的热继电器实现,如图3-1中的FR。热继电器FR既作缺相保护,也可作过载保护。当发生缺相故障或负载过载时,热继电器FR动作,其常闭触头断开,KM线圈失电,KM的主触头断开整流电路的电源,从而实现缺相和过载保护。整流变压器二次侧的电流有效值为=170A.,可选用JR60,热元件选用4U,整定电流为180A。(2)无励磁或弱磁保护无励磁或弱磁保护采用欠电流继电器实现,如图3-1中的KA2。当发生无励磁或弱磁(励磁电流没达到最小允许值)时,KA2的常开触头断开,接触器KM失电,其主触头切断全控整流器的电源,从而实现无励磁或弱磁保护。励磁电流为1.6A,可选用JT18型欠电流继电器,额定电流取4.6A,吸合电流整定为1.2A。3.5平波电抗器的计算为了使直流负载得到平滑的直流电流,通常在整流输出电路中串入带有气隙的铁心电抗器,称平波电抗器。其主要参数有流过电抗器的电流一般是已知的,因此电抗器参数计算主要是电感量的计算。(1)算出电流连续的临界电感量可用下式计算,单位mH。(3-14)式中-与整流电路形式有关的系数,可由表查得;-最小负载电流,常取电动机额定电流的5%~10%计算。根据本电路形式查得=0.695所以==7.98mH(2)限制输出电流脉动的临界电感量由于晶闸管整流装置的输出电压是脉动的,因此输出电流波形也是脉动的。该脉动电流可以看成一个恒定直流分量和一个交流分量组成。通常负载需要的只是直流分量,对电动机负载来说,过大的交流分量会使电动机换向恶化和铁耗增加,引起过热。因此,应在直流侧串入平波电抗器,用来限制输出电流的脉动量。平波电抗器的临界电感量(单位为mH)可用下式计算(3-15)式中-系数,与整流电路形式有关,-电流最大允许脉动系数,通常三相电路≤(5~10)%。根据本电路形式查得=1.045,所以==6mH(3)变压器漏电感量变压器漏电感量(单位为mH)可按下式计算(3-16)式中-计算系数,查表可得-变压器的短路比,一般取5~10。本设计中取=3.9、=8所以=3.9×8×120/(100×209)=0.179mH(4)实际串入平波电抗器的电感量(3-15)已知电动机电感量=7mH,则:Ld=max(L2,L1)-(LD+2LT)=7.98-(7+2×0.179)=0.622mH3.6励磁电路元件的选择整流二极管耐压与主电路晶闸管相同,故取700V。对于三相不可控桥式整流电路K=0.367,=(1.5~2)K=(1.5~2)×0.367×1.2A=0.6~0.88A图3—2主电路图电路可选用ZP型3A、700V的二极管。在图中,RW1和RW2是用来调节励磁电流的,可选择50Ω,10W的可调电阻。4触发电路的设计4.1触发电路的选择根据设计要求,选用集成触发电路。触发集成芯片采用目前比较常用的KC系列。典型应用电路如图4-1所示。中图3-1中,由KC04及其周围的元件组成6路依次相差60°的触发脉冲,并从其第8引脚引入三相电网电压,实现6路脉冲与电网电压的同步。KC42主要是用于电网电压波形的补偿,从而使同步脉冲更加准确,减小了电网电压波形对触发脉冲的影响。KC41是将由KC04产生的6路单脉冲信号转换成6路双脉冲信号,使触更加可靠。图4-1由KC04、KC41、KC42组成的集成触发脉冲产生电路在触发器选用15V供电电源的时候,移相输入电压应小于15V,选则晶闸管装置的放大倍数:Ks=Ud/Uc=220/10=22图4-1由KC04、KC41、KC42组成的集成触发脉冲产生电路由产品目录中查得KP100晶闸管的触发电流为为10~250mA,触发电压。在触发电路直流电源电压为15V时,脉冲变压器匝数比为2﹕1,可获得6V左右的电压,脉冲变压器一次电流只要大于75mA,即可满足晶闸管要求,这里选用3DG12B作为脉冲功率放大管,其极限参数,,完全能满足要求。4.2同步变压器设计如图4-1所示的六路双脉冲触发电路需要三个互差120°,且与主电路三个相电压、、同相的三个同步电压,因此需要设计一个三相同步变压器,但考虑到同步变压器功率很小,一般每相不超过1W,这样小的三相变压器很难买到,故可用三个单相变压器组来代替,并联成DY0,即可获得与主电路二次侧相电压同相的三个电压、、。按电路要求,同步电压取30V,因一次侧直接与电网相接,每相绕组电压为380V,考虑制造方便,功率的裕量留大一些,最后确定单相变压器参数为:容量为3VA,电压为380V/30V,数量为3只,同步变压器的联结如图4-2所示。图4-2同步变压器的联接4.3控制电路的直流电源图4-2同步变压器的联接这里选用集成稳压电路CM7815和CM7915,如图4-3所示。图4-3图4-3±15V直流稳压电源原理图5双闭环的动态设计和校验5.1电流调节器的设计和校验①整流装置滞后时间常数对于三相全控桥式整流电路,可取。②电流滤波时间常数对于三相全控桥式整流电路,可取。③电流环小时间常数按小时间常数近似处理,取。④电流调节器的选择图5-1电流调节器因为电流超调量,并保证稳态电流无静差,可按典型系统设计电流调节器电流环控制对象是双惯性型的,故可用PI型电流调节器。其模拟电路图如图5-1所示。二极管3VD1和3VD2起运放输入限幅,保护运放的作用。二极管3VD3、4VD4和电位器3RW1、3RW2用于正负限幅,调节3RW1或3RW2就可以改变下输出幅值或负限幅值。3R1是为了避0免运算放大器长期工作产生零点漂移,其阻值较大,可取4.7M。图5-1电流调节器⑤电流反馈系数⑥电流调节器参数计算电枢回路电磁时间常数:。电流调节器超前时间常数:。电流环开环增益:要求时,就取,因此于是,电流环的比类系数为⑦校验近似条件电流环截止频率:==135.1。晶闸管整流装置传递函数的近似条件:>满足条件。忽略反电动势变化对电流环动态影响条件:,满足条件。电流环小时间常数近似处理条件:,满足条件。⑧计算调节器的电阻和电容取运算放大器的3=40,有=5.11740=204.68,取220,3,取0.47,3,取0.2。故=。5.2转速调节器的设计和校验①电流环等效时间常数在前面的计算中,已取,则。②转速滤波时间常数根据所用没速发电机纹波情况,取。③转速环小时间常数。④转速调节器的选择图5-2转速调节器按设计要求,选用PI调节器,其传函为,其模拟电路图如图5-2所示。其结构与电流调节器一样。在此不再重述。图5-2转速调节器⑤转速调节器的参数计算按跟随和抗干扰性能较好原则,取h=5,则ASR的超前时间常数为:,转速环开环增益。ASR的比例系数为:。检验近似条件转速环截止频率为。 电流环传递函数简化条件为,满足条件。转速环小时间常数近似处理条件为:,满足近似条件。计算调节器电阻和电容:取=40,则,取620。3,取0.153,取1。故。校核转速超调量:由h=4,查得,不满足设计要求,应使ASR退饱和重计算。设理想空载z=0,h=5时,查得=81.2%,所以=2()()=,满足设计要求。6系统MATLAB仿真本次系统仿真采用目前比较流行的控制系统仿真软件MATLAB,使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法有两种,一是以控制系统的传递函数为基础,使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。另外一种是面向控制系统电气原理结构图,使用PowerSystem工具箱进行调速系统仿真的新方法。本次系统仿真采用后一种方法。6.1系统的建模与参数设置6.1.1系统的建模采用Simulink工具箱中的PowerSystem模块组成的转速、电流双闭环直流调速系统如图6-1所示。模型由晶闸管-直流电动机组成的主回路和转速、电流调节器组成的控制回路两部分组成。其中的主电路部分,交流电源、晶闸管整流器、触发器、移相控制环节和电动机等环节使用PowerSystem模型库的模块。控制回路的主体是转速和电流两个调节器。模型中转速反馈和电流反馈均取自电动机测量单元的转速和电流输出端,减小了测速和电流检测环节,这不会影响仿真的真实性。电流调节器ACR的输出端其后面的环节运算后,得到移相控制电压,去控制整流桥的输出电压。而电流调节器ACR的输出限幅就决定控制角的最大和最小限制。图6-1转速、电流双闭环直流调速系统的仿真模型图6-1转速、电流双闭环直流调速系统的仿真模型负载6.1.2模型参数设置(1)交流电路电源的参数设置由于整流变压器的二次电压为110V,其峰值电压为,将U相、V相、W相电压发生器的峰值设为155.56V,频率设为50Hz,相位依次设为0°、-120°、120°。(2)晶闸管的参数设置,,,,(250×10-9)F(3)同步触发脉冲模块的参数设置频率设为50Hz,脉冲宽度设为10°,选择双脉冲触发方式。(4)电机模型的设置励磁电阻为。求电枢绕组和励磁绕组的互感因为,所以电机的额定负载转矩按以上计算出的参数,设置好电机模型。6.2系统仿真结果的输出及结果分析当建模和参数设置完成后,在开始仿真前,需要对仿真器参数进行设置,选择“Simulation”菜单中的“Simulationparameters”命令,出现仿真参数设置对话框。选择ode23tb算法,将相对误差设置为1e-3(1×10-3),开始时间设置为0.0,停止时间设置为0.2,然后点击“OK”退出设置。单击工具栏的按钮,即可进行仿真。(1)空载起动将图6-1中的负载给定设为0,转速给定设为1000,启动仿真,得到如图6-2所示的结果,从图可看出,刚起动时,电枢电流各电磁转矩很大,并被限制在最大值,转速上升很快,转速超调后,电枢电流几乎下降到0,转速很快稳定到给定转速,在稳态时,电枢电流基本为0。(2)负载起动将图6-1中的负载给定设为10,转速给定设为1000,启动仿真,得到如图6-3所示的结果,从图可看出,刚起动,电枢电流各电磁转矩很大,并被限制在最大值,转速上升很快,转速超调后,电枢电流下降很快,转速很快稳定到给定转速,在稳态时,电枢电流约为15A。(3)低速动行过程将图6-1中的负载给定设为10,转速给定设为100,启动仿真,得到如图6-4所示的结果。从图可看出,起动时电枢电流各电磁转矩没达到最大允许值,转速也没有超调,稳态时,转速仍稳定中给定转速。(4)负载变化图6-4双闭环调速系统,低速时运行过程图6-5双闭环
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 普定县中医医院招聘笔试真题2024
- 活动总结范文2020社区活动总结
- 项目部二级安全教育内容
- 湘艺版二年级下册教案-第四课 排排坐
- 2025年抗滴虫病药项目合作计划书
- 2025年双头应急灯合作协议书
- 2025年机器人及具有独立功能专用机械项目建议书
- 多国教育资源协作的医疗应用案例研究
- 2025年虚拟演播室制作设备项目发展计划
- 企业采购决策中的智慧供应链建设研究
- JJG 597-2025交流电能表检定装置检定规程
- 2025年广州市中考物理试题(含答案)
- 2025年第十届“学宪法、讲宪法”网络知识竞赛题库(含答案)
- 口腔牙体牙髓病
- FMS功能性动作筛查PPT课件
- 探究影响空气阻力的因素
- 高一新生入学分班考试语文试卷含答案
- 格拉辛纸项目投资价值分析报告【参考模板】
- 最新四川水利工程质量备案表格填写范例
- 临海市括苍镇镇区控制性详细规划
- 工程更改控制程序DFCPQEOMS-06
评论
0/150
提交评论