1、晶闸管直流电动机不可逆调速系统设计 目 录 第一章 晶闸管直流电动机不可逆调速系统概述 1 第一节 双闭环直流调速系统的组成 . 1 第二节 双闭环直流调速系统的静特性 . 3 第二章 系统主电路原理分析 . 4 第一节 晶闸管直流电动机不可逆调速系统原理 . 4 第二节 总体方案 5 第三节 三相桥式全控整流电路. 7 第三章 系统参数计 8 第一节 整流变压器参数计算 . 8 第二节 晶闸管参数计算 9 第三节 其他参数计算 . 10 第四章 保护电路 11 第一节 过电压保护 . 11 第二节 过电流保护 . 14 第五章 系统控制电路设计 . 16 第一节 信号检测电路设计 . 16
2、第二节 系统调节器 . 16 第三节 触发电路 . 17 后记 . 20 参考文献 . 21 附录 ：电气原理总图 . 22 - 1 - 第一章 晶闸管直流电动机不可逆调速系统概述 直流调速系统通过调节控制电压 Uc就可改变电动机的转速。当负载的生 产工艺对运行时的静差率要求不高，采用开环系统就能实现一定范围内的无 级调速。但是，对静差率有较高要求时，开环调速系统往往不能满足要求。 这时就要采用闭环调速系统。 采用 PI 调节的单个转速闭环直流调速系统可以 在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要 求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就 难
3、以满足需要。这是就要考虑采用转速、电流双环控制的直流调速系统。 第一节 双闭环直流调速系统的组成 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节 器，分别调节转速和电流。二者之间实行嵌套（串联）联接。把转速调节器 的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换 器 UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作 外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI 调节器。两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR 的输出限幅 电压 Uim 决定了电流给定电压的最大值，电流调节
4、器 ACR 的输出限幅电压 U cm 限制了电力电子电换器的最大输出电压 Udm。转速、电流双闭环直流调速系统 的原理框图如图 2.1 所示： - 2 - ACRUPEASR M TG n I Un* Ui* Id Ui TA Uc n Ud 图 2.1 转速、电流双闭环直流调速系统原理框图 (ASR转速调节器，ACR电流调节器，TG测速发电机，TA电流互感器， UPE电力电子变换器，Un 转速给定电压，U n转速反馈电压，Ui 电流 给定电压，Ui电流反馈电压) 第二节 双闭环直流调速系统的静特性 双闭环调速系统的静特性在负载电流小于 Idm 时表现为转速无静差，这 时转速负反馈起主要调节作
5、用。当负载电流达到 Idm 时，对应于转速调节气 的饱和输出 Uim ，这时电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差， - 3 - 得到过电流的自动保护。 双闭环直流调速系统的静特性如图 2.2 所示： 图 2.2 双闭环直流调速系统的静特性 第二章 系统主电路原理分析 第一节 晶闸管直流电动机不可逆调速系统原理 晶闸管相控整流直流电动机调速系统原理框图如图 3.1 所示： - 4 - 图 3.1 晶闸管相控整流直流电动机调速系统原理框图 系统采用转速、电流双闭环的控制结构。两个调节器分别调节转速和电 流，两者之间实行串行连接，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再 用电流调节器的输出
6、去控制晶闸管的触发电路。从闭环反馈的结构上看，电 流调节环是内环，按典型 I 型系统设计；速度调节环为外环，按典型型系 - 5 - 统设计。为了获得良好的静、动态性能，双闭环调速系统的两个调节器都采 用 PI 调节器，这样组成的双闭环系统，在给定突加（含启动）的过程中表现 为一个恒值电流调节系统，在稳态中又表现为无静差调速系统，可获得良好 的动态及静态品质。 第二节 总体方案 直流电动机由单独的可调整流装置供电。晶闸管相控整流电路有单相， 三相，全控，半控等，调速系统一般采用三相桥式全控整流电路，不采用三 相半波的原因是其变压器二次电流中含有直流分量。本设计中直流电动机采 用三相桥式全控整流电路作为直流电动机的可调直流电源。通过调节触发延 迟角的大小来控制输出电压 Ud的大小，从而改变电动机 M 的电源电压。 三相桥式全控整流电路如图 3.2 所示： 图 3.2 三相桥式全控整流电路原理图 三相桥式全控整流电路的特点是：每个时刻均需 2 个晶闸管同时导通， 形成向负载供电的回路， 其中一个晶闸管是共阴极组的， 一个是共阳极组的， 且不能为同一相的晶闸
