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1、双闭环直流调速系统的设计设计方案的计算：稳态参数计算：额定转速下的给定电压值：=(x* =01*=0.007* 1460=10.22V.速度调节器的限幅值：郅*/d=0.05*136*1.5=10.2V.Ce电流调节器的限幅值：u尸一+ LR =7.37 (V)Ks动态参数计算：电流环的设计：整流装置的滞后时间：查表2-2,三向桥式电路的平均时空时间:7=0.0017(s)电流滤波时间常数：T =0002s oi电流环小时间常数：7| = T.n + r、=0.002+0.0017=0.0037s选择电流调节器结构：_3电枢回路电磁时间常数：=*=尝=。蚀2电力拖动系统机电时间常数:T,.=芸
2、？ =0.18se mC = U虻 =()32V*min/r根据设计要求：n-5%,且五=迫也= 8.1M10,所以，可按典I型 57v 0.0037系统设计，电流调节器选用PI型。选择电流调节器参数：因为所以使丁尸，用调节器零点去对消控制对象中的大时间常数极点，以使校正成典I型系统。又因为o-5%,查表得，K.T以=5得，KW产旨耕顷/? = 1.013故,故,故,得 W.e（s）二1.()13(0.03s+ 1)0.03s转速环的设计:电流环的等效时间常数：2八,=2 x 0.0037 s = 0.0074s 转速环小时间常数：八 =2八,+ r, = 0.0074 +0.01 = 0.0
3、174 s 计算调节参数：t广h*7,=0. 087sKn =396.4s2h + 她 T* 2 x 25x(0.0174)2故，K S + 1WCT, 一“ 2haRT寄2x5x0.007x0.5x0.0174 -11.7 x (0.087s+ 1)0.087s校验近似条件:转速环截止频率：w = = Kx 9t =396-4 x -087s =34-5s电流环简化条件为：!检=!腐 S = 63.7$-%136x0.5校验转速超调量：rr =2x81.2%xl.5x 0J32 x 0,0174 = 8.31% a max可得晶闸管的额定电流ITAV)的计算结果为:/ 二(1.5-2) x
4、= l 12.53150.04A1.57取 200Ao故，本设计采用的晶闸管型号为KP200A20.(2) 晶闸管的触发电路：晶闸管的触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在必 要的时刻由关闭转为导通。晶闸管触发电路往往包括触发时刻进行相位控制电 路，脉冲触发的放大和输出环节。本次设计采用集成电路TC787来产生触发脉冲、控制晶闸管触发角的大小。 TC787和TC788是采用独有的先进IC工艺技术，并参照国外最新集成移相触发 集成电路而设计的单片集成电路。它町单电源工作，亦可双电源工作，主要适用 于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和 变流装置。
5、它们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ(或KC)系列移相触 发集成电路的换代产品，与TCA785及KJ(或KC)系列集成电路相比，具有功耗 小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而 且装调简便、使用可靠，只需一个这样的集成电路，就可完成3 R TCA785与1 只 KJ041、I 只 KJ042 或 5 只 KJ(3 只 KJ004、1 只 KJ041、1 只 KJ042)(或 KC) 系列器件组合才能具有的三相移相功能。因此，TC787/TC788町广泛应用于三相 半控、三相全控、三相过零等电力电子、机电一体化产品的移相触发系统，从而 取代TCA785
6、、KJ004、KJ009、KJ041、KJ042等同类电路，为提高整机寿命、 缩小体积、降低成本提供了一种新的、更加有效的途径。各引脚的名称、功能及 用法如下：(1)同步电压输入端：引脚l(Vc)、引脚2(Vb)及引脚18(Va)为三相同步输入电压 连接端。应用中，分别接经输入滤波后的同步电压，同步电压的峰值应不超过 TC787/TC788的工作电源电压VDD。 脉冲输出端：在半控单脉冲工作模式下，引脚8(C)、引脚10(B)、引脚12(A) 分别为与三相同步电压正半周对应的同相触发脉冲输出端，而引脚7(-B)、引脚 9(-A)、引脚ll(-C)分别为与三相同步电压负半周对应的反相触发脉冲输出
7、端。当 TC787或TC788被设置为全控双窄脉冲工作方式时，引脚8为与三相同步电压 中C相正半周及B相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚12为与三相同步电压 中A相正半周及C相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚11为与三相同步电压 中C相负半周及B相正半周对应的两个脉冲输出端；引脚9为与三相同步电压 中A相同步电压负半周及C相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚7为与 三相同步电压中B相电压负半周及A相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引 脚10为与三相同步电压中B相正半周及A相负半周对应的两个脉冲输出端。应 用中，均接脉冲功率放大环节的输入或脉冲变压器所驱动开关管的控制极。 控制端引脚4(Vr)
8、：移相控制电压输入端。该端输入电压的高低，直接决定着 TC787/TC788输出脉冲的移相范围，应用中接给定环节输出，其电压幅值最大为 TC787/TC788的工作电源电压VDD。 引脚5(Pi)：输出脉冲禁止端。该端用来进行故障状态下封锁TC787/TC788 的输出，高电平有效，应用中，接保护电路的输出。 引脚6(Pc)： TC787/TC788工作方式设置端。当该端接高电平时,TC787/TC788 输出双脉冲列；而当该端接低电平时，输出单脉冲列。 引脚13(Cx)：该端连接的电容Cx的容量决定着TC787或TC788输出脉冲的 宽度，电容的容量越大，则脉冲宽度越宽。 引脚14(Cb)、
9、引脚15(Cc)、引脚16(Ca)：对应三相同步电压的锯齿波电容连 接端。该端连接的电容值大小决定了移相锯齿波的斜率和幅值，应用中分别通过 一个相同容量的电容接地。(4)电源端TC787/TC788可单电源工作，亦可双电源工作。单电源工作时引脚3(VSS)接地, 而引脚17(VDD)允许施加的电压为818V。双电源工作时，引脚3(VSS)接负电源，其允许施加的电压幅值为-4-9V,引脚17（VDD）接正电源，允许施加的电 压为+4+9V。二、内部结构及工作原理简介：TC787/TC788的内部结构及工作原理框图如图2所示。由图可知，在它们内部集 成有三个过零和极性检测单元、三个锯齿波形成单元、
10、三个比较器、一个脉冲发 生器、一个抗干扰锁定电路、一个脉冲形成电路、一个脉冲分配及驱动电路。它 们的工作原理可简述为：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（对TC787为调 制脉冲，对TC788为方波）信号经脉冲形成电路处理后变为与三相输
11、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弥动电路。假设系统 未发生过电流、过电压或其它非正常情况，则引脚5禁止端的信号无效，此时脉 冲分配电路根据用户在引脚6设定的状态完成双脉冲（引脚6为高电平）或单脉冲 （引脚6为低电平）的分配功能，并经输出驱动电路功率放大后输出，一旦系统发 生过电流、过电压或其它非正常情况，则引脚5禁止信号有效，脉冲分配和驱动 电路内部的逻辑电路动作，封锁脉冲输出，确保集成电路的6个引脚12、11、 10、9、8、7输出全为低电平。（3）电流调节器:在设计电流调节器时，首先考虑把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要 求上看，希望电流无静差，以得到理
12、想的堵转特性。其次从动态要求上看，实际 系统不允许电枢电流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，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素，为此，电流环 应以跟随性能为主，即应选典型I型系统，其传递函数为：1.013（0.03s+ 1）W,0（S）=含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型电流调节器原理图如图所示:GND0.035(4) 转速调节器:为了实现转速无静差，在负载扰动作用前必须有一个积分环节，它包含在转 速调节器ASR中。因为扰动作用点后会有一个积分环节，故转速环开环传递函 数共有两个枳分环节，所以设计成典II型系统，这样系统同时也能满足动态抗扰 性能好的要求。由此，ASR采用PI调节器，其传递函数为：0ASRQ 087$含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器原理图如图所示:11.7x(0.0875 + 1)GND以下是整个设计的总的电路图参考资料： 阮毅，陈伯时 孙树仆，王旭光 阎石运动控制系统【M】.机械工业出版社.电力电子技术【M】.中国矿业大学出版社模拟电子技术基础【M】.高等教育出版社
