工作可靠,特别是对某些生产。
1.整流元件的额定电压UTN
UTN=(2—3)UTm UTM=2.45Ue 所以晶闸管额定电压是1078—1617V
2.同上可求得:ITN=64—85A
3.32主电路保护环节的设计与计算
由于晶闸管承受过电压和过电流的能力较差,所以短时间的过压或过流就会造成元件损坏。因此在系统主电路设计中,对晶闸管装置的各种保护措施及主要保护环节的设计与计算,应予以足够的重视。为使系统能长期可靠地运行,除了合理地选择晶闸管外,必须针对过电压、过电流和电压、电流上升率的发生原因采取恰当的保护措施。
1.晶闸管过电压保护
直流侧与交流侧过电压保护方法相同,元件选择原则也相同。实际中采用压敏电阻保护较为合理。 为防止在换相过程中,被关断的晶闸管出现反向过压,而导致反向击穿。通常在晶闸管元件两端并联RC阻容吸收电路。电容的耐压一般选取晶闸管实际承受最大电压的1.1~1.5倍。由于上述所选晶闸管额定电流为85A,所以查表可知:C=0.25UF R=20。
2.整流以及晶闸管保护电路如下:
3.33电抗器参数计算与选择
对晶闸管直流调速系统,当负载电流较小,会出现电流断续的现象,使电动机的机械特性变软,影响系统的静、动态性能。电动机电枢电感一般较小,不能满足电流连续的要求,故必须在晶闸管输出电路中串入电抗器。
对于三相全控桥平波电抗器的大小选择为:Lcr=0.693(U2/Idmin)
4.调速系统控制单元的确定和调整
4.1 检测环节
根据反馈控制原理为了构成闭环直流调速系统,提高系统运行指标,必须对系统控制对象的多种参量进行检测,其中最基本的是转速、电流、电压等反馈信号的检测。精确、快速地检测这些信号是调速系统可靠工作的基本保证。
1.转速的检测
常用的转速检测装置是各种测速发电机和脉冲测速装置。由于直流测速发电机无需另设整流装置,且无剩余电压,故在直流调速系统中转速反馈信号广泛采用直流测速发电机,将转速转换成电压。检测电路如下:
2.电流的检测
电流反馈环节的输入信号是主电路的电流量,经变换后获得输出为直流电压的反馈量Ui,根据电流反馈环节的组成,常用的电流反馈方式和检测元件有下面几种:1.利用整流桥直流侧的电阻作检测元件 2.以交流电流互感器作为检测元件 3.以直流电流互
感器作为检测元件 4.以霍尔效应电流变换器作为检测元件 。
对于本课题我的选择了第一种,其简单电路图如下:
4.2 调节器的选择与调整
1.电流调节器设计
从稳态要求上看,希望电流无静差,以得到理想堵转特性,可见采用典型的I系统就足够了。再从动态要求上看,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,而对电网电压的抗扰作用时次要的。为此电流环以跟随特性为主,应选用典型I系统。根据设计要求电流超调<5%,并保证稳态电流无差,也应选择典型I系统设计电流调节器。电流环可以选择PI型电流调节器,其传递函数如下:
WACR(S)=Ki(TiS+1)/(Ti*S)
(1)确定时间常数
1)整流装置滞后时间常数Ts。查表可得三相全控桥电路平均失控时间
Ts=0.0017s。
2)电流滤波时间常数Toi。由题的三相桥式电路Toi=0.00235s 3)电流环小时间常数之和T∑i=Toi+Ts=0.00405s (2)电流调节器的结构
根据要求可知选择PI调节器。 (3)流调节器参数
电流调节器时间常数Ti=Tl=0.116s
电流环开环增益:要求超调<5%时,查表应取KI*T∑i=0.5
所以 KI=0.5/T∑i=0.5/0.00405=123.5
于是,ACR的比例系数为:
Ki=KI*Ti*R/(KS*b)= 3.6 (b=10/(1.5*Ie))
(4)近似条件
电流环截止频率Wci=KI=123.5
①晶闸管整流装置传递函数的近似条件
1/(3*T)=196.1>123.5 满足近似条件
②忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 有公式计算的22.2 ③电流环小时间常数近似处理条件 有公式计算的166.8>Wci 满足近似条件 (5) 调节器电容和电阻 按所使用的运算放大器取R0=40K,个电阻和电容值为: Ri=Ki*R0=144K 取150K Ci=Ti/Ri=0.8UF 取1UF Coi=4*Toi/R0=0.235UF 取0.3UF 按照上述参数,电流环可以达到动态跟随性能指标,满足设计要求。 2转速调节器设计 为了实现转速无静差,在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节,它应该包含在转速调节器ASR中。现在扰动作用点后面已经有了一个积分环节,因此转速环开环传函应共有两个积分环节,所以设计成典型Ⅱ型调节系统,这样同时也能满足动态性能要求。至于其节约响应超调量较大,那是线性系统的计算数据,实际系统中转速调节器的饱和和非线性性质会使超调大大降低。由以上可知ASR也应该采用PI调节器,其传递函数如下: WASR(S)=Kn(TnS+1)/TnS 转速环结构图可简化成图如下: <1>确定时间常数