课设逻辑无环流可逆直流调速系统

随着科学技术的不断发展，人们开始很多方面的探索。对于自动控制系统方面，在工业、农业、交通运输和国防上，广泛应用电动机来拖动工作机械。较为先进的工作机械和生产工艺，普遍要求对生产机械的可靠性有严格要求。故本设计主要介绍了双闭环逻辑无环流可逆调速系统的优越性及可靠性。

采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在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，单闭环系统就难以满足需要。

本设计介绍了双闭环调速系统的原理、转速环和电流环的作用，介绍了逻辑无环流调速系统的原理、对其控制器的要求，并论证了本设计的可行性。

绪论 (1)

第一章设计要求及参数 (4)

1.1 设计要求 (4)

1.2 设计参数 (4)

第二章控制系统整体方案设计 (4)

2.1 控制系统方案选择 (4)

2.2 逻辑无环流控制系统分析 (5)

2.3 系统总体分析设计 (6)

2.4 系统主电路 (6)

第三章主回路设计 (7)

3.1主回路参数计算及元器件选择 (7)

3.1.1 晶闸管的选择 (7)

3.1.2 平波电抗器的选择 (7)

3.1.3 测速发电机的选择 (7)

3.2 电流检测电路设计 (8)

第四章转速、电流双闭环调速控制系统设计 (8)

4.1 双闭环系统设计准备 (8)

4.2 电流环设计 (9)

4.2.1 电流环结构框图的化简 (9)

4.2.2 电流调节器结构的选择 (9)

4.2.3 电流调节器参数计算 (9)

4.2.4 检验近似条件 (10)

4.2.5 电流调节器的实现 (10)

4.3 转速环设计（ASR） (11)

4.3.1 转速环结构框图的化简 (11)

4.3.2 转速调节器结构的选择 (11)

4.3.3 转速调节器参数的计算 (11)

4.3.4 检验近似条件 (11)

4.3.5 转速调节器的实现 (12)

4.3.6 转速超调量 (12)

第五章逻辑无环流控制器的设计 (12)

5.1 逻辑无环流控制器的组成 (12)

5.2 逻辑无环流控制器工作原理 (13)

5.3 逻辑无环流系统运行状态分析 (14)

5.3.1 电机正向运行 (14)

5.3.2 电机过渡阶段（电流降落过程） (14)

5.3.3 电机正向制动状态 (14)

5.3.4 电机停车 (14)

5.4 逻辑无环流装置DLC的设计 (15)

5.4.1 电平检测器电路（DPZ）的设计 (15)

5.4.2 逻辑判断电路的设计 (16)

5.4.3 延时电路的设计 (18)

5.4.4 联锁保护电路 (18)

第六章保护电路的设计 (18)

6.1 过电压保护 (19)

6.2 过电流保护 (19)

6.3 过载保护 (19)

第七章心得体会 (20)

第八章参考文献 (20)

第一章 设计要求及参数

1.1设计要求

1.该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速范围（D ≥15），系统在工作范围内能稳定工作；

2.系统静特性良好，无静差（静差率s ≤2%）；

3.动态性能指标：转速超调量δn ＜8%，电流超调量δi ＜5%，动态速降Δn ≤8-10%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts ≤1s ；

4.系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续；

5.调速系统中设置有过电压、过电流等保护，并且有制动措施。 1.2 设计参数

为某生产机械设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流调速系统，且拟定该系统为晶闸管-电动机系统。已知系统中直流电动机主要数据如下： 额定功率kW P N 60=；额定电压V U N 220=； 额定电流A I N 305=；额定转速min /1000r n N = ； 电枢电阻Ω=05.0a R ；转动惯量 2280m N GD ?= 电枢回路总电阻Ω=5.0R ；过载倍数人=1.5

电网供电电压为三相380V ；电网电压波动为+5% -- -10%；速度检测采用测速电机；控制系统电源电压为V 15±。

第二章 控制系统整体方案设计

2.1 控制系统方案选择

方案一：采用单闭环直流调速系统

在单闭环系统中不能随意地控制电流和转矩的动态过程。在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值Idcr 以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。

带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程中，起动电流达到最大值Idm 后，受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。

方案二：采用带电流截止负反馈的有环流调速系统

带电流截止负反馈的系统可以解决反馈闭环系统调速系统的起动和堵转时电流过大问题，而且该量只在起动和堵转时存在，在正常运行时就取消，且电流随着负载增减。

有环流调速系统中的环流虽然可以对电动机和负载造成负担，但是只要合理

的对环流进行控制，保证晶闸管的安全工作，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区，以避免电流断续引起的非线性对系统性能的影响。

所以在实际生产中采用此系统是有可行性的。

方案三：采用转速电流双闭环的无环流调速系统

转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广、性能很好的直流调速系统。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差，而在此甚础上再加电流负反馈，则可使系统的电流不能无限制的增加，而当系统在最大电流（转矩）受限制时，调速系统能获得最快的起动过程，由此可知，双闭环使得系统的调速性能大大提高。带电流截止负反馈的调速系统虽然能大大改善系统在起动和堵转时的性能，但实际上由于其实质是电流与转速共用一个调节器，所以在实际生产过程中，电流和转速之间出现互相扯皮的现象，不能在根本上解决问题。

逻辑无环流可逆调速系统是目前在生产中应用最为广泛的可逆系统。由于无环流，所以不再设置环流电抗器，但为保证稳定运行时电流波形的连续，仍保留平波电抗器Ld。所以它兼有无环流和电流波形连续的特点，所以比直流平均环流与配合控制有更好的效果。

综上所述，故选择方案三。

2.2 逻辑无环流控制系统分析

逻辑无环流可逆直流调速系统原理框图如图所示。其主电路采用反并连连接电路。因为无环流，所以不需要设置环流电抗器，控制电路仍是典型的转速、电流双闭环系统，只是电流环是分设的。1ACR、2ACR分别控制的是正组VF、反组VR的整流桥。正组VF、反组VR工作时有整流和逆变两种状态。当给定信号U*

n

*为负值，逻辑切换装置DLC给正组桥VF发出触为正时，转速调节器ASR输出U

i

为0或负值，转发脉冲，使其处于整流状态，电动机正向转动；当给定信号U*

n

*为正值，由于电机电枢电流不为零，逻辑切换电路DLC仍速调节器ASR输出U

i

然向正组桥VF提供脉冲，但却使VF处于逆变状态，电流和转速变小；当电枢电流为0时，反组桥VR处于整流状态，此时电机处于制动状态，快速停车或反向

运行。

逻辑控制的无环流可逆调速系统原理图

2.3 系统总体分析设计

由逻辑无环流控制系统工作原理可知，逻辑无环流可逆直流调速系统中，逻辑切换装置DLC是一个核心装置。其任务是在正组晶闸管桥工作时开放正组脉冲，封锁反组脉冲，反组桥工作时相反。其中DLC判断、延时电路的正确建模和调节器参数的设置是关键因素，所以需要对主电路建模和参数设置，控制电路建模和参数设置。

2.4 系统主电路

第三章 主回路设计

3.1主回路参数计算及元器件选择 3.1.1 晶闸管的选择 1．晶闸管的额定电压

2(23) 2.5 2.45117717Tn UV U K U V V ==??= ＝2．45．裕量系数取2．5。 2. 晶闸管的额定电流

max (1.52) 1.50.367 1.53052520.3670

T IT d IT I K I A A K ≥=???==

选用KP-300-8平板型晶闸管。 3.1.2 平波电抗器的选择 1.电动机电枢电感:

=

=1.5Mh

2.变压器电感:==0.075MH

其中，

=3.9,

3.维持电流连续时

12

1

max

(2)(2)117

0.693(20.075 1.5)

0.1305

1.008P T D T D d L L L L U K L L I mH =-+=-+=?

-?+?=

4.限制电流脉动系数S=0.1时

22

1

max

(2)(2)117

1.045(20.075 1.5)

0.1305

2.359P T D T D d L L L L U K L L I mH =-+=-+=?

-?+?=

取两者中较大的,所以平波电抗器的电感为2.359mH,电流连续和电流脉动同时满足，故采用DCL-23-7.5（其电感值为3.6 mH ）。 3.1.3 测速发电机的选择

因为电动机的额定转速为1000 ，所以采用ZYS-100A 型测速发电机。

直流测速发电机电路带负载直流测速发电机输出特性

3.2 电流检测电路设计

电流反馈环节是将主电路电流按一定的比例转换成相应的电压作为电流环的反馈信号，其极性为正；检测用电流互感器；主电路经电流互感器检测后，在负载电阻上获得电压，经过三相整流桥、滤波后才能作为反馈的输入。输出端的设置由稳压管、三极管以及继电器组成的过电流监视环节。电路原理图如下：

第四章转速、电流双闭环调速控制系统设计

4.1 双闭环系统设计准备

采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以在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，单闭环系统就难以满足需要。

转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。系统中引入转速和电流负反馈，二者实现嵌套连接，转速调节器是双闭环控制直流调速系统的主导调节器，它可以实现稳态无静差，电流调节器作为内环的调节

器能够加快动态过程。

双闭环系统结构框图

给定*

n U =-15--15V ，转速调节器与电流调节器的输出限幅均为±10V 。

4.2 电流环设计（ACR ）

4.2.1 电流环结构框图的化简

ACR

()()

11l R

S

+T +T ∑K s s i β()

s I d ()β

s U i *

+

-

4.2.2 电流调节器结构的选择

为了保证较好的跟随性能，可把电流环校正成典型I 型系统。

()()

1i i ACR i K s W s s

ττ+=

4.2.3 电流调节器参数计算

1.5 3.6 5.1L m m m =H +H =H ， 5.10.01020.5

l L T ms s R =

== 2203050.05

min/0.20475min/1000

N N a e N U I R C V r V r n --?=

== 2800.5

0.266303753750.204750.20475

m e m GD R T s s

C C π

?===???，

100.022/1.5305V

V A A

β=

=?

0.0102i l T s τ==，i S I i K K K R

β

τ=

，0.001670.0020.00367i s oi s s s ∑T =T +T =+= 0.5I i K ∑T = 0.50.0102

0.5

0.5 1.436220.003670.022

i l s i RT K K β∑?∴==?=T ??

4.2.4 检验近似条件

电流环截止角频率：

10.5

136.240.00367ci I K s s

ω-==

=

（1）晶闸管整流装置传递函数的近似条件：

111199.6330.00167ci s s T s

ω-==>? （2）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：

11113

396.020.2660.00367

ci

m l s s T T ω--==

（3）电流环小时间常数近似条件：

111111

182.39330.001670.002

ci s oi s s T T ω--==>?

均满足近似要求。

4.2.5 电流调节器的实现

i

i 0

R K R =

i i i

RC τ= oi 0oi 14T R C = 取020R k =Ω，则i i 028.7R K R k ==Ω，取30k Ω

0.34i

i i C F R τμ==，取0.33F μ，3

3

0442100.42010

oi oi T C F F R μμ-??===?

()()()

1140.80.01021i i ACR i K s s W s s s ττ++∴=

=

由以上参数可得电流超调量Qi=4.3%<5%。 4.3 转速环设计（ASR ）

4.3.1 转速环结构框图的化简

ASR

1

n +T ∑s βα

()

s n ()α

s U n *

+

-

s

C R m e T ()

s I dl +

-

4.3.2 转速调节器结构的选择

为保证较好的抗干扰性能，可把转速环校正成典型II 型系统

()()

1n n ASR n K s W s s

ττ+=

4.3.3 转速调节器参数的计算

n n n n n 2n e m n n e m n (1)(1)

()(1)(1)R

K s K R s W s s C T s T s C T s T s ατατβ

ττβ∑∑++=

?=

++

n N n e m

K R

K C T ατβ=

，N n n 2n (1)()(1)K s W s s T s τ∑+=+，n n hT τ∑=

N 22

n 1

2h K h T ∑+=

，e m n n

(1)2h C T K h RT βα∑+= 取1

0.00730.010.0173n on I

T T s s s K ∑=

+=+= 按跟随性能和抗扰动性能都较好的原则，取5h =，

n n 50.01730.0865hT s s τ∑==?=

22222

n 16

400.952250.0173

N h K s h T -∑+=

==??

e m n n (1)60.0220.204750.266

5.54152250.50.01731000

h C T K h RT βα∑+???=

==????

4.3.4 检验近似条件 转速环截止角频率：

111

400.950.086534.68N

cn N n K K s s ωτω--=

==?=

（1）电流环传递函数简化条件：

1

111136.2464.2330.00367

I cn i K s s T ω--∑==> （2）转速环小时间常数近似处理条件：1

111136.2438.9330.01

I cn on K s s T ω--==> 均满足近似条件。

4.3.5 转速调节器的实现

n n n R C τ=，on 0on 14

T R C =，n 0

n

R K R =

取0=20k R Ω 则 n n 0 5.5420110.8R K R k k ==?Ω=Ω，取110k Ω

30.0865

0.78611010n

n n

C F F R τμ=

=

=?，取0.8F μ，0440.01220on on

T C F R k μ?===Ω

4.3.6 转速超调量

设理想空载启动时z=0，△Cmax/Cb=81.2%,

带入Q%=(△Cmax/Cb)( △nb/n*)=2(△Cmax/Cb)(人-z)( △nb/n*)(T ∑n/Tm)可得：

Q%=2*81.2%*1.5*（305*0.05/0.20475）/1000*（0.0173/0.266）=1.18%<8%,满足设计要求。

第五章 逻辑无环流控制器的设计

5.1 逻辑无环流控制器的组成

根据以上要求，逻辑控制器的结构及输入输出信号如下图所示。其输入为反映电流极性变化的电流给定信号U si 和零电流检测信号U I0，输出是封锁正组和反组脉冲的信号U I 和U II 。这两个输出信号通常以数字形式表示：“0”表示封锁，

“1”表示开放。逻辑控制器由电平检测、逻辑判断、延时电路和联锁保护四部分组成。

5.2 逻辑无环流控制器工作原理

逻辑无环流可逆直流调速系统原理框图如图所示。其主电路采用反并连连接电路。因为无环流，所以不需要设置限环流电抗器，控制电路仍是典型的转速、电流双闭环系统，只是电流环是分设的。1ACR 、2ACR 分别控制的是正组VF 、反组VR 的整流桥。正组VF 、反组VR 工作时有整流和逆变两种状态。当给定信号U *n 为正时，转速调节器ASR 输出U i *为负值，逻辑切换装置DLC 给正组桥VF 发出触发脉冲，使其处于整流状态，电动机正想转动，当给定信号U *n 为0或负值，转速调节器ASR 输出U i *为正值。由于电机电枢电流不为零，逻辑切换电路DLC 仍然向正组桥VF 提供脉冲，但却使VF 处于逆变状态，电流和转速变小。当电枢电流为0时，反组桥VR 处于整流状态，此时电机处于制动状态，快速停车或反向运行。

图3-1 逻辑控制器的组成

逻辑控制的无环流可逆调速系统原理图

5.3 逻辑无环流系统运行状态分析

上图向我们展示了逻辑控制无环流系统原理图，现在我们根据电机的运行状态来说明图中正反组晶闸管的工作状态。

5.3.1 电机正向运行

系统正向运行时，其中转速给定电压Un*为正，转速反馈电压Un为负，ASR 的输入偏差电压△Un=(Un*-Un)为正。由于ASR的倒相作用，其输出Ui*为负，电流反馈Ui为正，ACR的输入偏差电压△Ui=(Ui*-Ui)为负。再经ACR倒相，得控制电压Uct为正,Uct为负。根据移相触发特性可知，此时af<90°，正组整流，而ar>90°，所以反组待逆变。

故此阶段又可概括为：正组整流，反组待逆变。

5.3.2 电机过渡阶段（电流降落过程）

发出停车指令后，转速给定电压Un*突变为零,由于转速反馈电压Un极性仍为负，所以Un为负，则ASR输出Ui*跃变到正幅值Uim*,这时电枢电流方向还没有来得及改变，电流反馈电压Ui的极性仍为正，在（Uim*+Ui）合成信号的作用下，ACR的输出电压Uct跃变成负的限幅值-Uctm，使正组VF由整流状态很快变成Bf=Bfmin的逆变状态，同时反组VR由待逆变状态转变成待整流状态。在负载电流回路中，由于正组晶闸管由整流变成逆变，U的极性反过来了，而电动机反电势E的未变，迫使Id迅速下降，在电路总电感L两端感应出很大的电压L.dId/dt,这时，L.dId/dt-E>Udcf=Udcr。

5.3.3 电机正向制动状态

当主回路电流Id下降过零时，本组逆变终止，转到反组VR工作，从这时起，直到制动结束，称为它组制动阶段。电机制动有两个状态，一是反接制动：电流Id过零反相，直到Idm；二是回馈制动：系统力图维持-Idm使电机恒减速制动。

（1）反接制动

当Id过零并反向，直到达到Idm以前，Ui为负，但其数值小于Uim*，

△Uim*>0,因此ACR仍处于饱和状态，其输出电压Uct仍为-Uctm，Udof和Udor 都和本组逆变阶段一样。但由于L.dId/dt的数值略减，使

L.dId/dt-E>Udcf=Udcr

反组VR由待整流进入整流，在整流电压Udor和电动机反电动势E的共同作用下，反向电流很快增长，电动机处于反接制动状态，开始减速，在这个子阶段中，VR将交流电能转变为直流电能，同时电动机也将机械能转变为电能，除去电阻上消耗的电能外，大部分转变成磁能储存在电感中。

（2）回馈制动

当反向电流达到-Idm并略有超调时，ACR输入偏差信号△Ui变负，输出电压Uct从饱和值Uctm退出，其数值很快减小，又由负变正，然后再增大，使VR 回到逆变状态，而VF变成待整流状态。此后，在电流调节器的作用下，力图维持接近最大反向电流-Idm,使电动机在恒减速条件下回馈制动，反动能转换成电能，其中大部分通过VR逆变回馈电网。由于电流恒定，电感中磁能基本不变。这一阶段是VR工作在逆变状态，所以这一阶段又称为它组逆变子阶段。它组逆

变回馈制动是制动过程中的主要阶段，所占时间最长。

5.3.4 电机停车

在它组逆变阶段中，电压Uct、Udor、反电势E和转速n这几个量是同步线性衰减的，由于要克服Rrec和Ra上的压降，总是E>Udor，才能维持-Idm基本恒定。当Udor=0时，E仍继续下降，这时就无法维持-Idm不变了，于是电流立即衰减，开始了反向减流子阶段。

在电流衰减过程中，电感L上的感应电压L.dId/dt支持着反向电流，并释放出储存的磁能，和电动机释放出来的动能一起通过VR逆变回馈电网。如此时电机停转，整个制动过程便结束了。

5.4 逻辑无环流装置DLC的设计

5.4.1 电平检测器电路（DPZ）的设计

电平检测器的功能是将控制系统中的模拟量转换成“1”或“0”两种状态的数字量，它实际上是一个模数转换器。一般可用带正反馈的运算放大器组成，具有一定要求的继电特性即可，其原理、结构及继电特性图如下所示：

由带正反馈的运算放大器构成的电平检测器

从结构图可得电平检测器的闭环放大系数：Kcl=Uex/Uin=K/(1-KKv)

其中， K 为运算放大器的开环放大倍数， Kv 为正反馈系数。

当 K 一定时，若 KKv >1，则放大器工作于继电状态，其输入输出特性会出现回环，如图（c）所示，回环宽度的计算公式为：U = Uin1 - Uin2 = KU

（Uexm1 - Uexm2），其中， Uexm1 和 Uexm2 分别为正向和负向饱和输出电压， Uin1 和 Uin2 分别为当输出由正变为负和由负变为正时所需的最小输入电压 KU 。 R1 越小， KU 越大，正反馈作用越强，回环越宽，回环宽度一般取 0.2 V 左右。

电平检测器根据转换的对象不同，分为转矩极性鉴别器DPT 和零电流检测器DPZ 。

上图（a ）所示为转矩极性鉴别器 DPT 的输入输出特性. 其输入信号为 ASR 输出 Ui ，它是左右对称的；其输出为转矩极性信号 UT ，为给出 “1” 和 “0” 的数字量， 输出应是上下不对称的. 可通过在检测器输出加钳位二极管实现，“1” 表示正向转矩， 用正向饱和值 +12V 表示； “0” 表示负向转矩，用负饱和值 -0.6V 表示。

上图（b ）所示为零电流检测器 DPZ 的输入输出特性，其输入信号是电流互感器输出的零电流信号 Ui0，主电路有电流时 Ui0 约为 +0.6V （在电流检测电路串接二极管构成偏移电路得到）， 零电流检测器输出 UZ 为 “0”； 主电路电流接近零时， Ui0 下降到 +0.2V 左右， 输出 UZ 为 “1”，所以DPZ 的输入应是左右不对称的。为此，在转矩极性鉴别器的基础上，增加一个负偏置电路，将特性向右偏移即可构成零电流检测器。为使重复电流是“零”这种状态，用DPZ 的输出UZ 为“1”表示主电路电流接近零，而当主电路有电流时，UZ 则为“0”。 5.4.2 逻辑判断电路的设计

逻辑判断电路的任务是根据电平检测器输出的两个信号 UT 和 UZ ， 进行逻辑运算，之后正确发出切换信号 UF 和 UR （即封锁原组的脉冲， 开放另一组脉冲的指令信号）。UF 和UR 均有 “1” 和 “0” 两种状态， 究竟是 “1” 态还是“0”态表示封锁触发脉冲， 取决于触发电路的结构。 现假设 “1” 态时开放脉冲，“0”态时封锁脉冲。

为确定逻辑判断电路的结构，列出各种情况下逻辑判断电路各量之间的逻辑关系

(12v)

(12v)

删去上表重复项，可得逻辑判断电路的真值表，如下：

根据真值表，按脉冲封锁条件可列出下列逻辑式：

同理，可以写出逻辑代数与非表达式：

根据以上两式，可采用具有高抗扰能力的 HTL 单与非门组成逻辑判断电路，如

下图所示：.

逻辑无环流控制器DLC原理图

5.4.3 延时电路的设计

封锁延时和开放延时可通过在HTL 与非门输入端加接二极管VD 和电容 C 来实现，上图中的C1，VD1，C2，VD2 即为延时而用，当与非门的输入端由“0”变到“1”时，必须先对电容充电，待电容充到开门电平时，“1”才真正加到与非门输入端，输出才由“1”变“0”，电容充电到开门电平的时间则为延时时间，改变电容的大小可以得到不同的延时。

阻容电路的充电时间：

式中 R———充电回路电阻（HTL与非门内阻，图3-18中未表示出）；

C———外接电容；

U———电源电压，HTL与非门用U =15V；

Uc———电容端电压.

根据所需延时时间表可计算出相应的电容值。

5.4.4 联锁保护电路

正常情况下，逻辑判断与延时电路的两个输出 U′F 和 U′R 总是一个为“1”态而另一个为“0”态，一旦发生故障，两个输出 U′F 和 U′R 如果同时为“1”态，将造成两组晶闸管同时开放而导致电源短路，为了避免这种事故，在无环流逻辑控制器的最后部分设置了多“1”联锁保护电路，如上图所示。其工作原理为，正常情况下，U′F 和U′R 总是一个为“1”，另一个为“0”，此时A点电位始终为“1”，则实际的脉冲封锁信号 Ublf和 Ublr与 U′F 和U′R 的状态完全相同，总能封锁一组脉冲。发生事故， U′F 和 U′R 均为“1” 时，A点电位立即变为“0”，两组脉冲均被封锁。这样就避免了两组晶闸管同时处于整流状态而造成短路事故的发生。

第六章保护电路的设计

6.1 过电压保护 阻容吸收

在变压器副边并联电容，短路时的过电压使电容中流过较大的充电电流，把拉闸时磁场释放出的能量转化为电容的电场能量存储起来，可以大大抑制过电压。但是只并联电容，和变压器一起构成震荡回路，因此需要在电容回路中串接电阻以起抑制震荡的作用，这就构成了“阻容吸收装置”。

已知选用SG-F 型三相变压器，容量为50kVA ，副边Y 接，相电压U 2=200V ，有手册上查得U d1%=5，I 0%=8，阻容装置采用△接法以减小电容量。

变压器每相伏安数VA 10×7.1610×3

50

33==VA μF 68.6200

10×16.7×8×2U VA %I ×6×31≥2

3

220==）（C 6.2 过电流保护

用自动开关作为过电流的后备保护，当电路失去控制作用时，在交流电源入口处接上自动开关切断电源，排除故障后在合上自动开关即可。

此处选用DZ20—200型塑料外壳式断路器，其额定绝缘电压为500V ，交流50HZ 或60HZ ，额定工作380V 及以下，或直流额定工作电压为220V 及以下，其额定电流至200A 。壳架等级为200A ，每组辅助触头由一动断触头、一动合触头组成。

用快速熔断器作为晶闸管元件的最后一级保护，它直接与晶闸管串联在一起，它在晶闸管元件过电流损坏之前被熔断，使好的元件与电路隔离。它主要用于断开由于晶闸管击穿而造成的交流电源短路。

根据选用晶闸管期间，选择RS3型快速熔断器，I N =50A ，U N =250V 。 6.3 过载保护

用限流的方法保护过载，用电流截止环节来实现。当发生过载，电流超过一定数值时，通过调节环节输出电流限幅值，使用快速熔断器达到保护的目的。

根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本不变，就应该引入那个物理量的负反馈。那么，引入电流负反馈，应该能够保持电流基本不变，使它不超过允许值。如果采用某种方法，当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈起作用控制转速，这种方法叫做电流截止负反馈，简称截流反馈。

反馈环节示意图

第七章心得体会

双闭环直流调速系统是电力拖动自动控制系统中一个很重要的系统，而逻辑无环流可逆直流调速系统是双闭环直流调速系统的典型系统。通过本次设计培养了我们应用所学理论知识解决实际工程问题的能力，同时进一步提高了我们的理论水平。

通过本次课程设计，首先对直流双闭环调速系统有了更深的认识，并也熟练学会了转速调节器（ASR）和电流调节器(ACR)参数选择和计算，也掌握了MATLAB 的使用,同时在设计的基础上认识到直流双闭环调速系统的广泛应用。学会了转速、电流双闭环直流调速系统的设计，并加深了理解，使课堂所学理论知识很好的应用到实际中。通过这次课程设计，让我认识到运动控制，不仅仅是有在学书本知识就能学到其精髓的，也有在只有理论联系实际不断的在生活中实践才能认识到运动控制的本质原理，同时在这次实验中让我认识到了自己的计算能力的不足、运动控制课本知识不牢固的等，尤其是在复杂系统的设计和整体系统参数的计算，这些都让我感到了深深的不足，还好有同学的帮助和指导、大量的查阅资料，让这次课程设计实验很好的完成。在这次运动控制课程设计中学到了很多东西，受益匪浅，今后我会学好用好这些知识。

第八章参考文献

【1】《电力电子技术》王兆安黄俊主编，北京机械工业出版社,2007.7。【2】《电力拖动自动控制系统》陈伯时主编，北京机械工业出版社，2003.7。【3】《自动化类专业毕业设计指南》狄建雄主编，南京大学出版社，2007。【4】《电子技术基础》康华光主编，北京高等教育出版社，2006.1。