《运控课程设计说明书矿用电机车调速系统说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运控课程设计说明书矿用电机车调速系统说明书（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、矿用电机车调速系统说明书学 院：班 级：学 号：姓 名：指导老师：日 期：摘要本设计介绍了可控硅可逆调速系统的调速方式、可逆运行方式和环流控制方式的选择，以及双闭环（电流环和转速环）调速系统的原理，从而引出逻辑无环流可逆调速系统。对于逻辑无环流可逆系统，介绍了其原理、环节组成模块，然后针对各个环节进行相应介绍和设计电路。关键字：可控硅、可逆、逻辑无环流目录第一章 矿用电机车调速系统的方案确定 1.1 调速系统的指标 1.2 供电方案和电动机的选择 1.3 调速方式和可逆运行方案 1.4 主电路和环流控制方式第二章 可控硅直流调速系统主回路的参数计算和元件选择 2.1 整流变压器额定参数计算与选
2、择 2.2 可控硅元件的计算与选择 2.3 电抗器的参数计算 2.4 保护环节的设计与计算 2.4.1 过电压保护 2.4.2 过电流保护 2.4.3 可控硅关断过电压第三章 可控硅直流调速系统的控制回路 3.1 逻辑无环流可逆系统 3.2 调速系统的控制单元 3.2.1 速度检测环节 3.2.2 电流检测环节 3.3 触发电路的设计 3.3.1 TC787的内部结构 3.3.2 同步变压器 3.3.3 TC787触发电路 3.3.4 元部件的选择 3.4 调节器的设计 3.5 静止检测器LSF 3.6 速度给定信号电路设计 3.6.1 给定电压电路 3.6.2 给定积分器线路 3.7 无环流
3、逻辑单元（WLZ） 3.7.1 转矩极性鉴别器（DPT） 3.7.2 零电流检测器（DPZ） 3.7.2 逻辑控制器（DLC） 3.8 反号器（AR）总结参考文献第一章 矿用电机车调速系统的方案确定1.1 调速系统的指标 1、静态指标要求 静态技术指标是指系统的调速范围D和静差率S。 2、动态指标要求动态技术指标是指系统在稳定的前提下系统对阶跃给定信号的跟随性能指标和系统在扰动信号作用下的抗扰性能指标。系统对阶跃信号的跟随性能系指系统响应时间和超调量作为响应特性的技术指标。扰动最为常见的是负载扰动和电网电压扰动，其中常以负载扰动为主。系统对负载扰动的抗扰能力系指系统在稳定运行情况下突加阶跃负载
4、扰动，系统的最大转速降落和动态恢复时间的大小。 本调速系统处于频繁起动、制动、加减速等状态，还要适应负载上下坡和颠簸路况等情况；要求电动机起动转矩大，过载能力强，长时间处于低速重载运行状态。所以系统对快速性要求不高。1.2 供电方案和电动机的选择 本次课设要求的是可控硅直流调速系统的设计，所以采用可控硅装置供电方案。 电动机的选择：长期运行，密封式防潮、防腐蚀，绝缘材料（影响过载能力）等。1.3 调速方式和可逆运行方案 1、可控硅直流调速系统有两种实用的调速方式：（1）保持电动机磁场为额定，调节电枢电压实现电动机转速平滑调节，即恒转矩调速。可以得到基速以下的转速无级调节。（2）保持电动机端电压
5、为额定，减弱电动机磁场，实现电动机转速调节，即恒功率调速。可以得到基速以上的转速无级调节。本系统采用调节电枢电压的调速方式，在基速以下区域内调速。 2、可控硅直流调速系统有两种可逆方案：（1）电枢可逆：用两套可控硅装置向电枢回路供电，改变电枢电流方向。 （2）磁场可逆：用两套可控硅装置改变电动机的励磁电流方向。 考虑控制系统的简单性，本次课设采用电枢可逆调速系统。1.4 主电路和环流控制方式 1、两套可控整流装置的联接方式： （1）反并联接线：两套可控整流装置公用一组交流电源，即整流变压器只有一套副绕组。 （2）交叉接线：两套可控整流装置必须有两套独立的交流电源分别供电，整流变压器要求由两套独
6、立的副绕组。 本系统采用三相全桥式反并联接线。 2、环流控制方式： 可逆调速系统中存在不流经负载，只经过两组可控硅整流装置的电流，称为环流。环流又分为：静态环流和动态环流。环流对可逆调速系统既有害，又有用。 有环流系统相对于无环流系统，其优点：正、反切换过程中控制连续、无死区、快速性好，且切换过程中的过渡特性平滑性好；其缺点：比无环流系统投资要大些。所以只有当快速性指标要求较高，对系统切换过程中的过渡特性要求平滑性严格的场合下，可以考虑 采用有环流可逆系统。 本系统对快速性要求不高，所以采用逻辑无环流系统。第二章 可控硅直流调速系统主回路的参数计算和元件选择2.1 整流变压器额定参数计算与选择
7、2.2 可控硅元件的计算与选择2.3 电抗器的参数计算2.4 保护环节的设计与计算 2.4.1 过电压保护 2.4.2 过电流保护 2.4.3 可控硅关断过电压第三章 可控硅直流调速系统的控制回路3.1 逻辑无环流可逆系统，如图3.1所示3.2 调速系统的控制单元 检测环节的要求： 1）检测环节本身精度高，误差小，以保证系统的控制精度。 2）检测元件和反馈通道惯性要小。 3）检测环节的输入、输出关系呈线性。 4）检测环节本身要工作可靠。 3.2.1 速度检测环节闭环调速系统中，可以采用测速发电机来检测电动机转速。测速机分为交、直流测速发电机两种类型：交流型：结构简单，价格便宜，无碳刷接触和碳刷
8、压降造成的误差；输出必须进行整流变换，影响信号的转换精度，存在相角误差。直流型：体积小，要求恒流电源励磁。负载电流不能过大，否则会由于电枢反应影响测量精度。为减小纹波电压影响，可选用换向片数较多的测速机。测速机转速与电动机转速应相匹配，否则要设置变速机。同时要注意测速机与电动机轴同心度要好，减少一些附加干扰。速度检测电路如图3.2所示 3.2.2 电流检测环节在系统中电流检测部分有：交流侧和直流侧，在交流侧可用交流电流互感器，在直流侧可用直流电流互感器。在本次设计调速系统中，无需检测电流的方向，所以采用交流电流互感器。电流检测电路如图3.3所示3.3 触发电路的设计 触发电路的要求： 1）触发
9、脉冲要与SCR元件的交流电源电压同步。2）触发脉冲要有足够的功率，10V左右的幅值，35倍的触发电流，脉冲前沿具有一定陡度。3）触发脉冲要有足够宽度，使用双脉冲时，脉冲宽度约为。4）要能平滑移相，移相范围要大于。 3.3.1 TC787的内部结构，如图3.4所示图3.41、工作原理： 经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部三个恒流源的控制信号。三个恒流源输出的恒值电流给三个等值电容Ca、Cb、Cc恒流充电，形成良好的等斜率锯齿波。锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相控制电压Vr比较后取得交相点，该交相点经集成电路内部的抗干扰锁定电路锁定，保证交相唯一而稳定，使交相
10、点以后的锯齿波或移相电压的波动不影响输出。该交相信号与脉冲发生器输出的脉冲信号经脉冲形成电路处理后变为与三相输入同步信号相位对应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲分配及驱动电路。 2、TC787各引脚功能描述（1）引脚 18、1、2分别为三相同步电压 Va、Vb、Vc输入端，应用中分别接同步变压器副边的同步电压，同步变压器的原边来自于发电机的端电压。同步电压的峰值应不超过TC787的工作电源电压VDD。（2）引脚 12、10、8、9、7和 11是脉冲输出端。其中引脚12、10和 8分别控制上半桥臂的 A、B、C相晶闸管；引脚9、7和11分别控制下半桥臂的 A、B和 C相 晶闸管。（3）引脚
11、5为输出脉冲禁止端。该端用来在故障状态下封锁TC787的输出，高电平有效。（4）引脚16、15和14分别为产生相对于 A、B和C相同步电压的锯齿波充电电容连接端，电容值大小决定了移相锯齿波的斜率和幅值。（5）引脚6为工作方式设置端。当该端接高电平时，TC787输出双窄脉冲；当该端接低电平时，输出单宽脉冲。（6）引脚4为移相控制电压输入端。该端输入电压的高低，直接决定着TC787输出脉冲的移相范围，其电压幅值最大为TC787的工作电源电压VDD。（7）引脚13为触发脉冲宽度调节电容Cx，该电容的容量决定着TC787输出脉冲的宽度，电容的容量越大，输出脉冲宽度越宽。（8）引脚17为正电源VDD输入
12、端，引脚3为负电源Vss输入端。单电源工作时引脚3接地，而引脚17允许施加的电压为818V。双电源工作时，引脚3接负电源，其允许施加的电压幅值为-4-9V，引脚17接正电源，允许施加的电压为+4+9V。3、主要电参数和限制 (1) 工作电源电压VDD:818V或5V9V; (2) 输入同步电压有效值:1/2VDD; (3) 输入控制信号电压范围:0VDD; (4) 输出脉冲电流最大值:20mA; (5) 锯齿波电容取值范围:0.10.15; (6) 脉宽电容取值范围:3300pF0.01F; (7) 移相范围:0177; (8) 工作温度范围:0+55. 3.3.2 同步变压器 在晶闸管整流电
13、路中，晶闸管需要一个触发脉冲来控制其导通，即要使触发脉冲与阳极电压同步。一般整流桥阳极电压都比较高，不能直接引入控制装置，因此需要利用一个变压器来降压，并同时起到一定的隔离作用，即同步变压器。 同步变压器的功能就是将晶闸管阳极电压变压来作为此晶闸管的控制信号。 3.3.3 TC787触发电路，如图3.5所示图3.5 三相同步信号A、B、C 从电位器RP1、RP2、RP3经RC的T 型网络滤波, 产生30的相位移。电位器RP1、RP2、RP3可微调各相电压的相位, 以保证同步信号与主系统的适配。TC787为单电源供电且同步电压的零点为1/ 2电源电压（采用等值电路电阻分1/ 2 电压,以保证信号的对称）, 采用电容耦合, 将同步电压Va , Vb, Vc 输入电路的18, 2, 1脚。输出端由大功率管驱动。C1C3为隔直耦合电容，而C4C6为滤波电容，它与R1R3构成滤去同步电压中毛刺的环节。改变Ca, Cb, Cc 电容值, 可改变锯齿波的斜率。Cx 决定脉冲宽度。 3.3.4 元部件的选择： （1）Ca, Cb, Cc 的电容值的相对误差要小于5% ，一般采用0.1uF。 （2）脉冲宽度的选择: 产生约为1ms的脉冲宽度，采用Cx =0.01uF 的电容。 （3）3.
