《运动控制系统》课程设计-配合控制直流双闭环自然环流系统设计.doc

目录
前言 1
1总体方案设计 2
2
3
2主电路设计 5
5
6
3调节器设计 8
8
11
4反馈及其他电路 16
16
16
17
17
设计心得 19
参考文献 20
附录: 21
前言
许多生产机械要求电动机既能正转,又能反转,而且常常还需要快速的启动和制动,这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性,即需要可逆的调速系统。
较大功率的可逆直流调速系统多采用晶闸管-电动机系统。即采用两组晶闸管整流装置反向并联的方法实现系统的可逆运行。但是,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流,称为环流,加重晶闸管和变压器的负担,甚至导致晶闸管损坏。
α=β配合控制消除直流平均环流的原则是正组整流装置处于整流状态,即Ud0f为正时,强迫使反组处于逆变状态,即Ud0r,且幅值相等,使逆变电压把整流电压顶住,则直流平均环流为零。
1总体方案设计

晶闸管反并联可逆V-M系统解决了电动机的正反转和回馈制动问题,但是,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生直接在两组晶闸管之间流通的短路电流,称为环流。加重晶闸管和变压器的负担,消耗功率。因此应该予以抑制或消除。
为了防止产生直流平均环流,应该当正组处于整流状态时,强迫让反组处于逆变状态,且控制其幅值与之相等,用逆变电压把整流电压顶住,则直流平均环流为零。于是
Ud0r = -Ud0f
由
得 Ud0f = Ud0max cosaf
Ud0r = Ud0max cosar
其中 af 和ar 分别为VF和VR的控制角。
由于两组晶闸管装置相同,两组的最大输出电压 Ud0max 是一样的,因此,当直流平均环流为零时,应有
cosa r = – cosa f
或 a r + a f = 180 °
如果反组的控制用逆变角 b r 表示,则
a f = b r
称作α=β配合控制。为更可靠的消除环流,可采用a f ≥b r
为了实现配合控制,可将两组晶闸管装置的触发脉冲零位都定在90°,即
当控制电压 Uc= 0 时,使a f = ar = 90°,此时 Ud0f = Ud0r = 0 ,电机处于停止状态。增大控制电压Uc 移相时,只要使两组触发装置的控制电压大小相等符号相反就可以了。
这样的触发控制电路示于下图。
图1 触发控制电路图
GTF--正组触发装置 GTR--反组触发装置 AR--反相器
M
VR
VF
Rrec
Rrec
-1
AR
GTR
GTF
Uc
Ra


M
VR
VF
-1
AR
GTR
GTF
Uc
ASR
ACR
U*n
+
-
Un
Ui
U*i
+
-
TG
Lc1
Lc2
Lc3
Lc4
TM
TA
Ld
Uc
--
--
图2 整体设计框图
主电路采用两组三相桥式晶闸管装置反并联的可逆线路,
其中:
正组晶闸管VF,由GTF控制触发,
正转时,VF整流;
反转时,VF逆变。
反组晶闸管VR,由GTR控制触发,
反转时,VR整流;
正转时,VR逆变。
根据可逆系统正反向运行的需要,给定电压、转速反馈电压、电流反馈电压都应该能够反映正和负的极性。这里
给定电压:正转时,KF闭合, U*n=“+”;
反转时,KR闭合,U*n =“-”。
转速反馈:正转时, Un=“-”,
反转时,Un =“+”。
控制电路采用典型的转速、电流双闭环系统,其中:
转速调节器ASR控制转速,设置双向输出限幅电路,以限制最大起制动电流;
电流调节器ACR控制电流,设置双向输出限幅电路,以限制最小控制角 amin 与最小逆变角 bmin 。
2主电路设计

作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。
一般的变压器有整流跟变压两项功能,其中整流是把交流变直流。整流的过程中,采用三相桥式全控整流电路。
在三相桥式反并联可逆线路中,由于每一组桥又有两条并联的环流通道,总共要设置4个环流电抗器。
主回路原理图如下:
~
VF
VR
A
B
C
a
b
c
M

图3 主回路原理图
可控整流的原理:当晶闸管的阳极和阴极之间承正向电压并且门极加触发信号晶闸管导通,并且去掉门极的触发信号晶闸管依然维持