文档介绍：薄莄职业技能鉴定高级技师论文螁芇羆螄蒂论文题目:电流自适应与平波电抗器在KPSF-35传动用自动控制系统中的组合应用莈肄芃羈荿蒇蚃虿膇薅肂葿芈蚄蒁电流自适应与平波电抗器在KPSF-35传动用自动控制系统中的组合应用腿 莀 [关键词]传动系统平波电抗器电流自适应肆[摘要]: 羁传动用自控系统设计,传统的设计是采用平波电抗器维持电流连续来维持电流连续和限制电流脉动,以此来确保控制对象的工作,但此种设计造成系统铜耗较多、系统体积庞大笨重。电流自适应也可解决问题但效果欠佳,本设计采用“电流自适应与平波电抗器组合应用”的解决方案,充分利用了各自的优点,既降低了铜耗又最大限度满足了系统的动态和稳态要求,提高了系统的性能价格比。羀一、概述肇 在要求较高的传动用自动控制系统设计中,被控制对象通常是他励直流电动机,控制上采用电流、转速双闭环满足系统的动态要求和静态要求。可控电源作为执行部件,为使控制对象直流电动机运行特性满足要求,必须保证其电流连续,传统的设计采用平波电抗器来维持电流连续和限制电流脉动。设计平波电抗器时,一般系统理论上电流连续的临界点在5%额定电流,5%额定电流以下电流仍为断续区,若系统要求更高,平波电抗器电感量还要加大。因为电抗器电感量较大,造成系统体积庞大笨重,又因铜耗较多,使性能价格比下降,同时在轻微负载时仍不能保证电流连续。膄 从系统设计的角度和经典控制论的看,电流连续与断续仅仅是电流环数学模型的不同,系统其他环节模型均没有改变。为此,只需要在电流断续时将电流环数学模型与电流连续时数学模型保持一致即可解决电流断续的问题,即引入电流自适应环节,采用电流自适应环节,理论上可达到使用平波电抗器时的数学模型,从而达到原设计要求满足动态指标。但实际上只是近似,实验证明,电流断续检测器LDJ的投入不可能达到理想化,整流输出平均电压—整流输出平均电流之间的数学模型,也只能近似与电流连续时相等,调节器小参数的改变和忽略对系统还是有一定影响。蚄 考虑被控制对象对电流连续及电流脉动的要求,充分利用平波电抗器的优点、电流自适应环节的优点,进行优化组合组成“平波电抗器+电流自适应”方案。蚀 本次设计在20%额定电流以上采用平波电抗器维持电流连续,20%额定电流以下采用电流自适应,,经实践检验满足KPSF-35系统的动态响应指标(σi≤5%,σn≤10%)要求。膈二、 电动势公式莀 Ea——直流电动机电枢端电动势羆 Ce——直流电动机的电势常数蚅 Ф——直流电动机每极下磁通蒃 n——直流电动机轴上转速膁 转矩势公式肇 T——直流电动机的电磁转矩螃 CT——直流电动机的转矩常数袂 Id——直流电动机电枢电流袁 电压方程肈 Ra——直流电动机电枢电阻肆 机械特性莂 将可控整流输出的一般形式代入上式蚂 电流连续时机械特性为袆 芄 R—电枢回路总电阻螁曲线n(r/min)莂羇n0α1Δn薇蒄α2袈罿α3蚅袄α4蕿螆袃芃0Id(A) 电流断续时可控整流电路不存在换相,所以可用单回路进行等效分析。如三相全控桥电路,假设VT1、VT2在ωt1~ωt2导通,等效电路如图所示膆uuVT1螂聿idLd罿芄膂袀EaM蚆蚇uWVT2薁薀 螇回路电压方程螅芅 解微分方程得回路电流莁 初始条件:衿袃 电枢电流平均值蚄 肁 机械特性蚆 当代入回路电流方程芆 膃根据Id、n表达式,在某一α值时,给出不同的Θ,可求得对应的n和Id,绘制出电流断续时机械特性曲线。螁 n(r/min)蚈n0‘莄薃薂n0α1蝿螆α2羂节α3薆袅α4莁螈薈0Id(A)(1)理想空载转速升高。蕿 (2)电流断续时电动机机械特性显著变软。虿 (3)导致电动机轴上负载有很小的扰动会引起电动机转速很大变化,使原设莅 计系统不能达到动态及稳态指标。薄 (4)整流装置外特性变陡,等效内阻大大增加,使电流环调节对象总放大倍艿数大大降低。蒆蒄三、常规解决办法羄 通常的解决方法是按5%额定电流连续时设置平波电抗器Ld羀设计课题:KPSF-35中,要求5%直流电动机额定电流时维持电流连续。薈电抗器计算如下:袆直流电动机电枢电感莃螀 Z—82数据:PN=35KW,UN=230V,蕿IN=152A,P=2,羅n=1450r/min,有补偿绕组螂KD—计算系数,有补偿电动机KD=5~6,取6蒀 变压器电感莇 薅KD—整流变压器漏感计算系数,—变压器短路电压比,100KVA以下取Udl=,蒈容量越大,Udl越大()蚆 U2Ф—变压器副边相电压蚃 Id—电动机额定电流衿回路