双闭环直流调速系统设计Word文档格式.docx

双闭环直流调速系统设计Word文档格式.docx

《双闭环直流调速系统设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双闭环直流调速系统设计Word文档格式.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

本次系统调试是在DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置上进行。

整个调试完成后要求系统达到以下指标：

动态

指标

启动（稳态1500rpm@Id=0.8A）

σn≤10%，σi≤5%，tr≤2s

tr：

起动时间

负载扰动（1500rpm@△Id=0.7A）

△n≤5%，tv≤0.5s

△n：

动态速降

tv：

恢复时间

静态

负载变化：

空载～Id=0.8A

D≥5，S≤5%

D：

调速范围

S：

静差率

二、DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置简介

1装置特点

（1）设计装置采用挂件结构，可根据不同设计内容进行自由组合。

（2）装置连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，两者不能互插，避免强电接入弱电回路，造成设备损坏。

（3）控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，分别设有电压型和电流型漏电保护装置，保护操作者的安全。

（4）挂件面板分为三种接线孔，强电、弱电及波形观测孔，三者有明显的区别，不能互插。

图2-1DJDK-1电力电子技术及电机控制实验装置

2装置技术参数

（1）输入：

电压三相四线制，380V±

10%，50Hz。

（2）工作环境：

环境温度范围为－5～40℃，相对湿度<

75%，海拔高度<

1000m。

（3）装置容量：

＜1.5kVA

（4）电机输出功率：

＜200W

3DJK01电源控制屏

电源控制屏主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流励磁电源等；

同时为实验提供所需的仪表，如直流电压、电流表，交流电压、电流表。

屏上还设有定时器兼报警记录仪（考核实验用）；

在控制屏正面的大凹槽内，设有两根不锈钢管，可挂置实验所需挂件，凹槽底部设有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，从这些插座提供有源挂件的电源；

在控制屏两边设有单相三极220V电源插座及三相四极380V电源插座，此外还设有供实验台照明用的40W日光灯。

图2-2主控制屏面板图

（1）三相电网电压指示

三相电网电压指示主要用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表下面的切换开关，观测三相电网各线间电压是否平衡。

（2）定时器兼报警记录仪

平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警和切断电源等功能，它还可以自动记录由于接线操作错误所导致的告警次数。

（3）电源控制部分

它的主要功能是控制电源控制屏的各项功能，它由电源总开关、启动按钮及停止按钮组成。

当打开电源总开关时，红灯亮；

当按下启动按钮后，红灯灭，绿灯亮，此时控制屏的三相主电路及励磁电源都有电压输出。

（4）三相主电路输出

三相主电路输出可提供三相交流200V/3A或240V/3A电源。

输出的电压大小由“调速电源选择开关”控制，当开关置于“直流调速”侧时，A、B、C输出线电压为200V，可完成电力电子实验以及直流调速实验；

当开关置于“交流调速”侧时，A、B、C输出线电压为240V，可完成交流电机调压调速及串级调速等实验。

在A、B、C三相附近装有黄、绿、红发光二极管，用以指示输出电压。

同时在主电源输出回路中还装有电流互感器，电流互感器可测定主电源输出电流的大小，供电流反馈和过流保护使用，面板上的TA1、TA2、TA3三处观测点用于观测三路电流互感器输出电压信号。

（5）励磁电源

励磁电源开关拨向“开”侧，在按下启动按钮后，则有220V直流励磁电压输出，并有发光二极管指示输出是否正常，励磁电源由0.5A保险做短路保护。

由于励磁电源的容量有限，仅作为直流电机提供励磁电流，故一般不能作为大电流的直流电源使用。

（6）面板仪表

面板上部设置有精度为0.5级的500V真有效值交流电压表和5A真有效值交流电流表，面板下部设置有0.5级精度的±

300V数字式直流电压表和±

5A数字式直流电流表。

4DJK02挂件（晶闸管主电路）

该挂件装有12只晶闸管、直流电压和电流表等，其面板如图2-3所示。

（1）三相同步信号输出端

同步信号从电源控制屏获得，电源控制屏内装有/Y接法的三相同步变压器，和主电源输出同相，其输出相电压幅度为15V左右，送DJK02-1内的KC04集成触发电路，产生移相触发脉冲；

只要将本挂件的12芯插头与装置相连接，则即有三相同步电压信号输入。

（2）正、反桥脉冲输入端

从DJK02-1来的正、反桥触发脉冲分别通过输入接口，加到相应的晶闸管电路上。

（3）正、反桥钮子开关

从正、反桥脉冲输入端来的触发脉冲信号通过“正、反桥钮子开关”接至相应晶闸管的门极和阴极。

面板上共设有十二个钮子开关，分为正、反桥两组，分别控制对应的晶闸管的触发脉冲；

开关打到“通”侧，触发脉冲接到晶闸管的门极和阴极；

开关打到“断”侧，触发脉冲被切断；

通过钮子开关的拨动可以模拟晶闸管失去脉冲的故障情况。

图2-3三相变流桥路面板图

（4）三相正、反桥主电路

正桥主电路和反桥主电路分别由六只5A/1000V晶闸管组成；

其中由VT1～VT6组成正桥元件（一般不可逆、可逆系统的正桥使用正桥元件）；

由VT1ˊ～VT6ˊ组成反桥元件（可逆系统的反桥以及需单个或几个晶闸管的实验可使用反桥元件）；

所有这些晶闸管元件均配置有阻容吸收及快速熔保险保护，此外正桥还设有接成三角形的压敏电阻，起过压吸收。

（5）平波电抗器

实验主回路中所使用的平波电抗器装在电源控制屏内，其各引出端通过12芯的插座连接到DJK02面板的中间位置，有3档电感量可供选择，分别为100mH、200mH、700mH（各档在1A电流下能保持线性），可根据实验需要选择合适的电感值。

电抗器回路中串有3A保险保护，保险座装在电抗器旁。

（6）直流电压表及直流电流表

面板上装有300V的镜面直流电压表、2A的镜面直流电流表，均为中零式，精度为1.0级，为可逆调速系统提供电压及电流指示。

5DJK02-1挂件（三相晶闸管触发电路）

该挂件装有三相触发电路和正反桥功放电路等，面板图如图2-4。

图2-4DJK02-1三相触发电路面板图

（1）移相控制电压Uct输入及偏移电压Ub观测及调节

Uct及Ub用于控制触发电路的移相角，在一般的情况下，我们首先将Uct接地，调节Ub，以确定触发脉冲的初始位置；

当初始触发角定下后，在以后的调节中只调节Uct的电压，这样确保移相角不会大于初始位置；

如在逆变实验中初始移相角α=150°

定下后，无论如何调节Uct，都能保证β>

30°

，防止出现逆变颠覆的情况。

（2）触发脉冲指示

在触发脉冲指示处设有钮子开关用以控制触发电路，开关拨到左边，绿色发光管亮，在触发脉冲观察孔处可观测到后沿固定、而前沿可调的宽脉冲；

开关拨到右边，红色发光管亮，触发电路产生互差60°

的双窄脉冲。

（3）三相同步信号输入端

通过专用的10芯扁平线将DJK02上的“三相同步信号输出端”与DJK02-1“三相同步信号输入端”连接，为其内部的触发电路提供同步信号；

同步信号也可以从其他地方提供，但要注意相序的问题。

（4）锯齿波斜率调节与观测孔

打开挂件的电源开关，同步信号经KC04集成触发电路，产生三路锯齿波信号，调节相应的斜率调节电位器，可改变相应的锯齿波斜率，三路锯齿波斜率应保证基本相同，使六路触发信号保持同时出现，且双窄脉冲间隔基本一致。

图2-5触发电路原理图

（5）控制电路

如图2-5所示，在KC04、KC41和KC42三相集成触发电路的基础上，又增加了4066、4069芯片，可产生三相六路互差60°

的双窄脉冲或三相六路后沿固定、前沿可调的宽脉冲链，供触发晶闸管使用。

在面板上设有三相同步信号观测孔、两路触发脉冲观测孔。

VT1～VT6为单脉冲观测孔（在触发脉冲指示为“窄脉冲”）或宽脉冲观测孔（在触发脉冲指示为“宽脉冲”）；

VT1ˊ～VT6ˊ为双脉冲观测孔（在触发脉冲指示为“窄脉冲”）或宽脉冲观测孔（在触发脉冲指示为“宽脉冲”）。

三相同步电压信号从每个KC04的8脚输入，在其4脚形成线性增加的锯齿波，移相控制电压Uct和偏移电压Ub经叠加后，从9脚输入。

当触发脉冲选择的钮子开关拨到窄脉冲侧时，通过控制4066（电子开关），使得每个KC04从1、15脚输出相位相差180°

的单窄脉冲（可在上面的脉冲观测孔观测到），窄脉冲经KC41（六路双脉冲形成器）后，得到六路双窄脉冲（可在下面的脉冲观测孔观测到）。

将钮子开关拨到宽脉冲侧时，通过控制4066，使得KC04的1、15脚输出宽脉冲，同时将KC41的使能端7脚接高电平，使KC41停止工作，宽脉冲则通过4066的3、9两脚直接输出。

4069为反相器，它将部分控制信号反相以控制4066；

KC42为调制信号发生器，对窄脉冲和宽脉冲进行高频调制。

（6）正、反桥功放电路

正、反桥功放电路的原理以正桥的一路为例，如图2-6所示；

由触发电路输出的脉冲信号经功放电路中的V2、V3三极管放大后由脉冲变压器T1输出。

Ulf即为DJK02面板上的Ulf，接地才可使V3工作，脉冲变压器输出脉冲。

反桥功放和正桥功放线路完全一致，只是使能端不一样，将Ulf改为Ulr。

图2-6脉冲功率放大电路原理图

（7）正桥使能端Ulf、反桥使能端Ulr

这两个端子用于控制正反桥功放电路的工作与否，当端子与地短接，表示功放电路工作，触发电路产生的脉冲经功放电路从正反桥脉冲输出端输出；

悬空表示功放不工作。

Ulf控制正桥功放电路，Ulr控制反桥。

（8）正、反桥脉冲输出端

经功放电路放大的触发脉冲，通过专用的20芯扁平线将DJK02“正反桥脉冲输入端”与DJK02-1上的“正反桥脉冲输出端”连接，为晶闸管提供相应的触发脉冲。

6DJK04挂件（电机调速控制实验I）

该挂件主要完成电机调速实验，如单闭环直流调速实验、双闭环直流调速实验、逻辑无环流等实验。

同时和其它挂件配合可增加实验项目，如与DJK18配合使用就可以完成三闭环错位选触无环流可逆直流调速系统实验。

DJK04的面板图如下：

图2-7DJK04面板图

（1）电流反馈与过流保护

单元有两个功能，一是检测主电源输出的电流反馈信号，二是当主电源输出电流超过某一设定值时发出过流信号切断电源，其原理如图2-8。

TA1、TA2、TA3为电流互感器的输出端，它的电压高低反映三相主电路输出的电流大小，面板上的三个园孔均为观测孔，不需再外部进行接线，只要将D