雙閉環直流電機調速系統設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 觸發裝置。從閉環結構上看，電流調節環在里面，叫內環；轉速調節環在外邊，叫做外環。這樣就形成了轉速、電流雙閉環調速系統。為了獲得良好的靜、動態性能，雙閉環調速系統的兩個調節器都采用調節器。采用型的好處是其輸出量的穩態值與輸入無關，而是由它后面環節的需要決定的。后面需要調節器提供多么大的輸出值，它就能提供多少，直到飽和為止。雙閉環調速系統的靜特性在負載電流小于最大電流 時表現為轉速無靜差，這時，轉速負反饋起主要調節作用。當負載電流達到 后，轉速調節器飽和，電流調節器起主要調節作用，系統表現為電流無靜差，得到過電流的自動保護。這就是采用了兩個調節器分別形成內、外兩個閉環的效果。第四章 主電路各器件的選擇和計算第四章 主電路各器件的選擇和計算4．1 變流變壓器容量的計算和選擇在一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網電壓往往不一致；此外，為了盡量減小電網與晶閘管裝置的相互干擾，要求它們相互隔離，故通常要配用整流變壓器，這里選項用的變壓器的一次側繞組采用△聯接，二次側繞組采用Y聯接。為整流變壓器的總容量，為變壓器一次側的容量，為一次側電壓, 為一次側電流, 為變壓器二次側的容量，為二次側電壓，為二次側的電流，、為相數，以下就是各量的推導和計算過程。為了保證負載能正常工作，當主電路的接線形式和負載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側的電壓只能在一個較小的范圍內變化，為此必須精確計算整流變壓器次級電壓。影響值的因素有：(1)值的大小首先要保證滿足負載所需求的最大電流值的。(2)晶閘管并非是理想的可控開關元件，導通時有一定的管壓降，用表示。(3)變壓器漏抗的存在會產生換相壓降。(4)平波電抗器有一定的直流電阻，當電流流經該電阻時就要產生一定的電壓降。(5)電樞電阻的壓降。綜合以上因素得到的精確表達式為： （41）式中 表示當控制角時，整流電壓平均值與變壓器次級相電壓有效值之比；表示控制角為時和時整流電壓平均值之比；C是與整流主電路形式有關的系數；為變壓器的短路電壓百分比，100千伏安以下的變壓器取，100～1000千伏安的變壓器取；為電網電壓波動系數。通常取,供電質量較差，電壓波動較大的情況應取較小值； 表示電動機電樞電路總電阻的標么值，對容量為的電動機，通常。表示主電路中電流經過幾個串聯晶閘管的管壓降。 負載電流最大值；所以,表示允許過載倍數。對于本設計：為了保證電動機負載能在額定轉速下運轉,計算所得應有一定的裕量,根據經驗所知,公式中的控制角應取300為宜。，，,，（其中A、B、） 變流變壓器的計算系數整流電路單相雙半波單相半控橋單相全控橋三相半波三相半控橋三相全控橋帶平衡電抗器的雙反星形C11 （42）以下為計算過程和結果： （43）這里可以取。實際選取為標準變壓器時可以通過改變線圈匝數來實現。根據主電路的不同的接線方式，即得出二次側電流的有效值,從而求的、出變壓器二次側容量。而一次相電流有效值，所以一次側容量。一次相電壓有效值取決于電網電壓。所以變流變壓器的平均容量為。 為各種接線形式時變壓器次級電流有效值和負載電流平均值之比。,且忽略變壓器一二次側之間的能量損耗，故 （44）根據整流變壓器的特性，即 取3，所以，所以整流變壓器的容量為： （45） （46）設計時留取一定的裕量，可以取容量為整流變壓器。4．2 整流元件晶閘管的選型正確選擇晶閘管能夠使晶閘管裝置在保證可靠運行的前提下降低成本。選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓 和額定電流首先確定晶閘管額定電壓，晶閘管額定電壓必須大于元件在電路中實際承受的最大電壓，考慮到電網電壓的波動和操作過電壓等因素，還要放寬2～3倍的安全系數，則計算公式： （47）對于本設計采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按1至6的順序導通，在阻感負載中晶閘管承受的最大電壓， 故計算的晶閘管額定電壓為 （48）取。再確定晶閘管額定電流，額定電流有效值大于流過元件實際電流的最大有效值。～2倍。 （49） （410）由此可求出晶閘管的額定電流，其公式為： （411）可以取額定電流為50A。本設計選用晶閘管的型號為KP（3CT）50A額定電壓： VDRM 800V 額定電流： IT(AV) 50A門極觸發電壓：VGT V 門極觸發電流：IGT 300 mA4．3 電抗器設計直流側電抗器的選擇直流側串接一個只有空氣隙的鐵心平波電抗器，以限制電流的波動分量，維持電流連續,提高整流裝置對負載供電的性能及運行的安全可靠性。直流側電抗器的主要作用為了限制直流電流脈動；輕載或空載時維持電流連續；在有環流可逆系統中限制環流；限制直流側短路電流上升率。（1）用于限制輸出電流的脈動的臨界電感（單位為mH） （412）式中電流脈動系數，取；電壓脈動系數，三相全控橋；輸出電流的基波頻率，單位為，對于三相全控橋。即 （413）（2）用于保證輸出電流連續的臨界電感（單位為mH） （414）式中，為要求的最小負載電流平均值，單位為，本設計中； 為計算系數，三相全控橋。 即 （415）（3）直流電動機的漏電感（單位為mH） （416）式中，K計算系數，對于一般無補償繞組電動機K=8～12，對于快速無補償繞組電動機K=6～8，對于有補償繞組電動機K=5～6，其余系數均為電動機額定值。n極對數，取n=2。 即 （417）（4）折合到交流側的漏電抗L（單位為mH） L= （418） 式中，%變壓器短路比，一般取為； 為計算系數，三相全控橋。 即 （419）（5）實際要接入的平波電抗器電感 （420）可取（6）電樞回路總電感 （421）4．4 主電路保護電路設計電力半導體元件雖有許多突出的優點，但承受過電流和過電壓的性能都比一般電氣設備脆弱的多，短時間的過電流和過電壓都會使元件損壞，從而導致變流裝置的故障。因此除了在選擇元件的容量外，還必須有完善的保護裝置。4．4．1過電壓保護設計過電壓保護可分為交流側和直流側過電壓保護，前常采用的保護措施有阻容吸收裝置、硒堆吸收裝置、金屬氧化物壓敏電阻。這里采用金屬氧化物壓敏電阻的過電壓保護。1．交流側過電壓保護壓敏電阻采用由金屬氧化物（如氧化鋅、氧化鉍）燒結制成的非線性壓敏元件作為過電壓保護，其主要優點在于：壓敏電阻具有正反向相同的陡峭的伏安特性，在正常工作時只有很微弱的電流（1mA以下）通過元件，而一旦出現過電壓時電壓，壓敏電阻可通過高達數千安的放電電流，將電壓抑制在允許的范圍內，并具有損耗低，體積小，對過電壓反映快等優點。因此，是一種較好的過電