三机架冷连轧机直流调速系统的设计
4、为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性。 快熔对器件的保护方式可分为全保护和短路保护两种。全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕度较大的场合。短路保护方式是指快熔只在短路电流较大的区域内起保护作用，此方式需与其他过电流保护措施相配合。
根据上述的规则，计算桥臂快熔的额定电流为：
IrN?IVT?450.3A
同时 IrN?IVT(AV)?550A
所以选择的桥臂快熔的型号为：RT0-600（熔体的额定电流是500A）. 一、缓冲电路
缓冲电路又称为吸收电路。其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、dudt或者过电流和didt，减小器件的开关损耗。缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为dudt抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制dudt，减小关断损耗。开通缓冲电路又称为didt抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和didt，减小器件的开通损耗。可将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，称其为复合缓冲电路。还可以用另外的分类方法：缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则称其为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路将其储能元件的能量回馈给负载或电源，则称其为馈能式缓冲电路，或成为无损吸收电路。 3.2.4 电流互感器的选择
由于交流变压器电流为636.48A，所选LQJ-10-0.5型，额定电流选择800A，做计量保护用。
3.2.5 电流互感器的选择平波电抗器的选择
由于本次设计中采用的是三相桥式电路
所以要求电流连续时电感最小为：L?0.693其中Idmin为电动机额定电流的5%~10% 则：L?0.693?取L?7mH。
平波电抗器电阻为Rd=0.1?。 3.3 系统其他功能单元分析
3.3.1 整流变压器的选择给定单元GJ
U2 Idmin750?6.66mH
10%?780 21
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GJ给定单元由模拟电路组成，包含三级放大器，第一级为高倍放大器，第
*二级为积分器，经过RC积分输出电压变为斜坡信号，且为负相，与给定Un方向
相反。积分变化率通过调节电位器RP来改变，积分快慢通过调节RC来控制，最后一级为反相器。
3.3.2 无环流逻辑控制环节DLC
无环流逻辑控制环节是逻辑无环流系统的关键环节，它的任务是：当需要切换到正组晶闸管VF工作时，封锁反组触发脉冲而开放正组脉冲；当需要切换到反组VR工作时，封锁正组而开放反组。 1、 输入信号的选择
错误！未找到引用源。转矩鉴别信号 选择ASR的输出信号Ui*作为转矩鉴别信号，反转运行和正传制动都需要电机产生负的转矩；反之，正转运行和反转制动都需要电机产生的正的转矩，Ui*的极性恰好反映了电机电磁转矩方向的变化。 错误！未找到引用源。零电流检测信号
Ui*极性的变化知识逻辑切换的必要条件，还不是充分的条件。从有环流可逆系统制动过程的分析中可以看出这个问题，例如当正向制动开始时，Ui*的极性由负变正，但当实际电流方向未变以前，仍须保持正组开放，以便进行本组逆变，只有在实际电流降到零的时候，才应该给DLC发出命令，封锁正组，开放反组，转入反组制动。因此，在Ui*改变极性以后，还需要等到电流正真到零时，再发出“零电流检测”信号Ui0，才能发出正、反组切换的指令，这就是逻辑控制环节的第二个输入信号。 2、 输出信号
无环流逻辑控制环节DLC的输出信号Ublf用来控制正组触发脉冲的封锁或开放，Ublr用来控制反组触发脉冲的封锁或开放。在任何情况下，两个信号必须是相反的，均不允许两组晶闸管同时开放脉冲，以确保主电路没有出现环流的可能。
3.3.3 零电流检测单元DPT和转矩极性单元DPZ
转矩极性检测单元的零电流检测单元在结构和实现电路方面完全相同，都是一个滞回比较器，但由于其功能不同：零转矩检测单元是检测转矩正负极性，零电流检测单元检测电流是否为零，所以具体的参数不同，特性曲线也就不同。 3.3.4 零速封锁单元DZS
当给定信号为零时，电动机应不动，然而，由于各调节器存在零点漂移将导致电动机爬行。为确保零位时电动机不会爬行，一定要将调节器严格锁零，即通过控制场效应管使调节器的输出和输入之间短接。 3.3.5 反号器AR
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由于电流反馈信号的极性总是为“+”，而且，本系统只采用了一个电流调节器，为保证电流环为电流负反馈环，实现负反馈控制，必须采用一个反号器AR。为此，由无环流逻辑控制单元DLC的两个相反端的UF和UR信号分别控制电流的给定信号，以使电流反馈永远是负反馈。 3.3.6 电流变化及电流反馈BC
由三个同型号（5A/0.3A）的交流电流互感器LH接成星形接法，经三相桥式整流后变成极性不可变的直流电压，并分路送出： 1、 过流推β信号和过流跳闸控制信号； 2、DPZ的零电流输入信号Ui0； 3、电流反馈信号UIF（或Ui）；
其中电磁开关J1为主回路的一级保护开关，当出现过电流时，常闭开关J1得电而跳开主回路，起到保护整个电路的作用。
3.3.7 晶闸管触发单元CT和脉冲放大电路MT三相移相触发器
本次设计中采用了TC787A型芯片，它是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ（或KC）系列移相触发集成电路的换代产品，与TCA785及KJ（或KC）系列集成电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能、移相范围宽、外接元件少等优点，而且安装调试简便、使用可靠，只需一个这样的集成电路，就可完成3只TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ（3只KJ004、1只KJ041、1只KJ042）（或KC）系列器件组合才能具有的三相移相功能，然后经脉冲放大和脉冲门MT，去触发三相全控桥晶闸管。
三相移相触发器有两路输入信号，一路是三相交流电源，以保主电路的交流电压和触发脉冲保持同步，去正确触发各相晶闸管。另一路是脉冲移动的控制信号Uct，用它来控制触发器脉冲发出的时刻，从而达到控制晶闸管触发角的目的。 为了从根本上消除系统的静态环流和动态环流，则必须在任何时刻只允许开放一组晶闸管脉冲，另一组晶闸管脉冲被严格封锁，为达到此目的，电路上设计了两个模拟电子开关脉冲门MT1、MT2。逻辑控制器根据系统的工作情况正确发出指令UBIF（或UBIR）来接通一脉冲门而同时切断另一脉冲门。
第四章 双闭环调速系统的常规工程设计
通过第二章的分析可知，直流电机的调速系统选择为双闭环调速系统，由转速环和电流环组成，其中电流环为内环，转速环为外环，结构框图如下：
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4.1 设计准备
1. 系统动态结构分析
图4-2 双闭环调速系统的动态结构图
双闭环调速系统的实际动态结构图如图4-2所示，它与前述的图2-7不同之处在于增加了滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。其中：
① Toi — 电流反馈滤波时间常数 ② Ton — 转速反馈滤波时间常数
在直流双闭环调速系统中速度调节器和电流调节器的作用可归结如下几点： 转速调节器作用：
(1) 转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差；
(2) 对负载变化起抗扰作用；
(3) 其输出限幅值决定电机允许的最大电流。 电流调节器的作用：
(1)作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。 (2)对电网电压的波动起及时抗扰的作用。
(3)在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。 (4)当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。
2.双闭环直流调速系统工程设计方法
在双闭环调速系统中，电动机、晶闸管整流装置、触发装置都可按负载的工艺要求来选择和设计。根据生产机械和工艺的要求提出系统的稳态和动态性能指
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标，而系统的固有部分往往不能满足性能指标的要求，所以需要设计合适的校正环节来达到。
校正方法有许多种类，而且对一个系统来说，能够满足性能指标的校正方案也不是唯一的。在直流调速系统中，常用的校正方法有串联校正和并联校正两种。其中串联校正简便，且可利用系统固有部分中的运算放大器构成有源校正网络来实现。
双闭环直流调速系统工程设计问题提出的必要性和可能性：
必要性：用经典的动态校正方法设计调节器须同时解决稳、准、快、抗干扰等各方面相互有矛盾的静、动态性能要求，需要设计者有扎实的理论基础和丰富的实践经验，而初学者则不易掌握，于是有必要建立实用的设计方法。
可能性：大多数现代的电力拖动自动控制系统均可由低阶系统近似。若事先深入研究低阶典型系统的特性并制成图表，那么将实际系统校正或简化成典型系统的形式再与图表对照，设计过程就简便多了。这样，就有了建立工程设计方法的可能性。
有了必要性和可能性，各种工程设计方法便相继推出。其中有德国西门子公司提出的“调节器最佳整定”法，包括“模最佳”和“对称最佳”两种参数设计方法，传入我国后，习惯上分别称作“二阶最佳”和“三阶最佳”设计。这种方法已在国际上普遍应用，其公式简明好记，但也存在一些问题，如：只有所谓的“最佳”参数计算公式，调试系统时，如果系统性能不够满意，不能明确调整参数的方向；特别是没有考虑到调节器饱和这一关键问题，使计算结果存在不小的误差。在运控课程学习中，我们学习了一种新的、有效的调节器工程设计方法，此方法吸取了随动系统设计用的“振荡指标法”和我国学者提出的“模型系统法”的长处。
建立调节器工程设计方法所遵循的原则是： (1)概念清楚、易懂； (2)计算公式简明、好记；
(3)不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向； (4)能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式； (5)适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。
3.系统设计步骤
工程设计方法的基本思路如下：
第一步，先选择调节器的结构，使系统典型化，确保系统稳定且满足所需的稳态精度。
第二步，再选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。 系统设计的一般原则：“先内环后外环”。 从内环开始，逐步向外扩展。在这里，首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。
设计分为以下几个步骤： (1)
从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，由图2-23c可以看出，采用 I 型系统就够了。
从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用
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