文档介绍：摘要
电力电子装置的一个很重要的装置广泛使用于电力拖动系统中。电气传动又称电力拖动,是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称。它是为了合理地使用电动机,通过对电动机的控制,使被拖动的机械按照某种预定的要求运行。
无论是交流电机还是直流电机,再改变它们的输入电压时,电机的转速将会随之改变,调节电机的输入电压控制电机的转速,称为调压调速。调压和调速系统的差异就是所控制的对象和目标不一样。由电力拖动原理可知,当异步电机等效电路的参数不变时,在相同的转速下,电磁转矩与定子电压的平方成正比,因此,改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系,从而改变电机在一定负载转矩下的转速。
本设计中采用晶闸管组成相控交流调速系统,确定了主电路的构成,双闭环的结构,以及触发电路的设计。
关键词:交流调速、双闭环、触发脉冲、晶闸管
晶闸管相控交流调压调速系统
概述
变压调速是异步电机调速方法中比较简便的一种。由电力拖动原理可知,当异步电机等效电路的参数不变时,在相同的转速下,电磁转矩与定子电压的平方成正比,因此,改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系,从而改变电机在一定负载转矩下的转速。过去改变交流电压的方法多用自耦变压器或带直流磁化绕组的饱和电抗器,自从电力电子技术兴起以后,这类比较笨重的电磁装置就被晶闸管交流调压器取代了。目前,交流调压器一般用三对晶闸管反并联或三个双向晶闸管分别串接在三相电路中,主电路接法有多种方案,用相位控制改变输出电压。为了保证相控电路的正常工作,很重要的一点是应保证按触发角α的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲,即相控电路的驱动控制。对于相控电路这样使用于晶闸管的场合,称为触发控制,相应的电路称为触发电路。
本设计从晶闸管相控原理开始,先确定电路的主电路选用三相交流调压电路,双闭环按要求选择电压电流双闭环反馈系统,然后进一步确定了晶闸管触发脉冲形成电路,最后进行了晶闸管参数的计算,并有针对性的设计了保护电路。
采用集成触发器及调节器构成电压电流闭环的交流调速系统,设计绘制该系统的原理图,并且计算晶闸管的额定电压和额定电流
技术参数
异步电动机:
由电机学的知识可知,异步电机的机械特性方程式为:
(3-1)
式中, Pm 为电磁功率,wm1为同步机械角转速。
它表明,当转速或转差率一定时,电磁转矩与定子电压的平方成正比。
这样,不同电压下的机械特性便如图5-4所示,图3-1中,UsN表示额定定子电压。
图3-1 异步电动机不同电压下的机械特性
异步电动机定子供电频率不变时,其电磁转矩与输入电压有效值的平方成正比,利用交流调压电路,可以达到调速目的,但在实际系统中,还必须能控制异步电动机正、反向运转,一般可在主电路中串入两个接触器来改变供电电压相序。
图2-1是一个简单的交流调压调速系统。它主要由给定电源、交流电压变换器、速度调节器、交流电流变换器、电流调节器,触发脉冲装置、晶闸管高压器、电动机等组成,该系统没有速度反馈,只有电压反馈,是个调压系统,用于对调速精度要求不高的场合,采用6只晶闸管组成调压器为异步电动机供电。
图3-2晶闸管相控交流调压调速系统原理框图
对于供电电路的选择决定采用三相交流电,通过三相交流调压器后接入异步电动机。
调速时主要采用三相交流调压电路进行调压调速,三相交流调压电路具有多种形式,在这里选择星形连接的形式,交流调压器一般用三对晶闸管反并联或三个双向晶闸管分别串接在三相电路中,主电路接法有多种方案,在每个半周波内通过对晶闸管开通相位的控制,可以方便地调节输出电压的有效值。
在这里,选择的主电路可以为如图3-2所示电路:
图3-3 利用晶闸管交流调压器变压调速
图中,TVC——双向晶闸管交流调压器
开环交流调速系统调节控制电压Uc就可改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高,这样的开环调速系统都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调节的简单的单个电压闭环直流调速系统可以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,单环系统就难以满足需要。这是就要考虑采用电压、电流双环控制的交流调速系统。为了实现电压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,分别调节电压和电流。二者之间实行嵌套(串联)联接。
因此,控制系统采用电压、电流双闭环系统,电压负反馈环为外环,其作用是保证系统的稳速精度。电流负