前言 1957年,晶閘管(俗稱可控硅整流元件,簡(jiǎn)稱可控硅)問世,到了60年代,已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置,使變流技術(shù)產(chǎn)生根本性的變革,開始進(jìn)入晶閘管時(shí)代。到今天,晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱V-M系統(tǒng))已經(jīng)成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在工程中應(yīng)用廣泛,為了使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。特別是大型的鋼鐵行業(yè)和材料生產(chǎn)行業(yè),為達(dá)到很高的控制精度,速度的穩(wěn)定性,調(diào)速范圍等要求,又由于交流調(diào)速在當(dāng)時(shí)尚未解決好調(diào)速控制問題,調(diào)速范圍不大,控制精度低,快速性差等性能指標(biāo)不滿足生產(chǎn)工藝的要求,所以當(dāng)時(shí)大量使用的是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng),尤其是直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),它具有調(diào)速性能好,范圍寬,動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn),特別是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便,雖然隨著控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的的發(fā)展,制造工藝技術(shù)的提高,大量出現(xiàn)交流調(diào)速的傳動(dòng)系統(tǒng),但直流傳動(dòng)所具有的優(yōu)點(diǎn)特征,至今仍大量廣泛地使用直流調(diào)速。在此本人就飛機(jī)生產(chǎn)制造行業(yè)中的對(duì)必不可少的四輥壓壓延機(jī)主傳動(dòng)直流電機(jī)的調(diào)速,作了以下設(shè)計(jì),以滿足飛機(jī)輪胎制造工藝的生產(chǎn)要求。
目錄
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.2設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo) 1.3方案比較論證 1.3.1總體方案比較 1.3.2單元方案比較 2.1 主電路工作設(shè)備設(shè)計(jì) 2.2主電路保護(hù)設(shè)備 3.1電流調(diào)節(jié)控制器(ACR)設(shè)計(jì) 3.2速度調(diào)節(jié)控制器(ASR)設(shè)計(jì) 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>、內(nèi)容、參數(shù)的整定 4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與曲線 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 四輥壓延機(jī)主傳動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 壓延機(jī)生產(chǎn)線主要是生產(chǎn)飛機(jī)輪胎的生產(chǎn)線,而四輥壓延機(jī)又是飛機(jī)輪胎生產(chǎn)廠家的最關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備。它運(yùn)行的質(zhì)量直接影響生產(chǎn)出來的飛機(jī)輪胎的質(zhì)量的好壞,也同時(shí)直接對(duì)對(duì)飛機(jī)安全性有重大的影響,所以對(duì)四輥壓延機(jī)的控制是至關(guān)重要的。
1)在壓延前,必須給干燥輥加熱60~80度,給主輥加熱到70度左右(不至于使得橡膠冷卻硬化)。 2)所有直流電機(jī)可單動(dòng)也連動(dòng),并要求電樞可逆。 3)聯(lián)動(dòng)時(shí),前四輥主機(jī)與后四輥不允許單動(dòng),而前三電機(jī)可單獨(dú)停(便于簾布的疏化接頭),因有儲(chǔ)布機(jī)架,也不影響后面的工作,卷取機(jī)也可以單獨(dú)停(便于兩臺(tái)卷取換卷) 4)兩臺(tái)壓延主機(jī)必須同時(shí)啟動(dòng),停車,或者加速,減速,而且它們的技術(shù)指標(biāo)完全相同。 5)前張力區(qū)的張力(最大為1000KG)通過前四輥電動(dòng)機(jī)來控制,后張力區(qū)的張力(最大為1500KG)由后四輥電動(dòng)機(jī)來控制。 6)在給定壓延張力情況下,其壓延速度由操作人員通過改變主機(jī)的速度來達(dá)到。例如壓延速度升高,使得前張力升高,通過控制器使前四輥電動(dòng)機(jī)升速,使前張力維持不變。同理后張力減少了,使后四輥電動(dòng)機(jī)升速,使得后張力維持不變。從而聯(lián)動(dòng)時(shí)使主機(jī)的前后張力基本維持不變下,速度也達(dá)到協(xié)調(diào)。
- 設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)
四輥壓延機(jī)主傳動(dòng)機(jī)1,2其電動(dòng)機(jī)參數(shù)完全一致,要求相同只設(shè)計(jì)其中一個(gè)即可,穩(wěn)態(tài)無靜差,電流超調(diào)量δi﹪<=5﹪, 空載啟動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量δn﹪<=10﹪ ,且啟動(dòng)時(shí)盡量避免電流的過大沖擊。 電機(jī)有關(guān)參數(shù):
,電樞回路總電阻
,
,電流過載倍數(shù)λ=1.5 1.3 方案比較論證 1.3.1總體方案論證 對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有很多,而且各有它自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。各種調(diào)速方法大致如下: (1).弱磁調(diào)速 通過改變勵(lì)磁線圈中的電壓Uf,使磁通量改變(Uf增大,磁通量增大;反之亦然)。 特點(diǎn):保持電源電壓為恒定額定值,通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁回路的勵(lì)磁能力,改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方法屬于基速以上的恒功率調(diào)速方法。在電流較小的勵(lì)磁回路內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),因此控制方便,功率損耗小,用于調(diào)節(jié)勵(lì)磁的電阻器功率小,控制方便且容易實(shí)現(xiàn),而且更重要是可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,但由于電動(dòng)機(jī)的換向能力有限以及機(jī)械強(qiáng)度的限制,速度不能調(diào)節(jié)太高,從而電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍也就受到限制。
(2).串阻調(diào)速 顧名思義,在回路中串入一電阻(大小根據(jù)實(shí)際需要),使電機(jī)特性變軟 特點(diǎn):在保持電源電壓和氣隙磁通為額定值,在電樞中串如不同阻值的電阻時(shí),可以得到不同的人為機(jī)械特性曲線,由于機(jī)械特性的軟硬度,即斜率不同,在同一負(fù)載下改變不同的電樞電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速,以達(dá)到調(diào)速的目的,屬于基速以下的調(diào)速方法。這種方法簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn),成本低,但外串電阻只能是分段調(diào)節(jié),不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,而且電阻在一定程度上消耗能量,功率損耗大,低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差,只能適應(yīng)對(duì)調(diào)速要求不高的中小功率電動(dòng)機(jī)。
(3).調(diào)壓調(diào)速 特點(diǎn):在保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的磁通為額定值的情況下,電樞回路不串入電阻,將電樞兩端的電壓(電源電壓)降低為不同的值時(shí),可以獲得與電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性相互平行的人為機(jī)械特性,調(diào)速方向是基速以下,屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的,即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速,而且低速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性基本保持不變,所以 得到的調(diào)速范圍可以達(dá)到很寬,而且實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行。但對(duì)于可調(diào)的直流電源成本投資相對(duì)其他方法較高。又由于電力電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了各種的直流調(diào)壓方法,大概有以下兩種: 1)使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速
2)使用脈寬調(diào)制晶體管功率放大器 基于以上特點(diǎn),我們當(dāng)前有3種方法可供選擇。 方案1 弱磁調(diào)速 系統(tǒng)采用弱磁調(diào)速。由弱磁調(diào)速方法的特點(diǎn)可以看出:功率損耗小,特別是用于調(diào)節(jié)勵(lì)磁的電阻器功率小,控制方便且容易實(shí)現(xiàn),而且更重要是可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,為生產(chǎn)節(jié)約了生產(chǎn)成本。這是它的優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)要注意到弱磁調(diào)速方法難以實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行,以及可逆運(yùn)行。只能在基速以上運(yùn)行,且電動(dòng)機(jī)的換向能力以及機(jī)械強(qiáng)度的限制,速度不能調(diào)得太高,這就限制了它的調(diào)速的范圍要求,針對(duì)我們要設(shè)計(jì)的目標(biāo)調(diào)速系統(tǒng),速度要求大約在 750r/min,轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)可逆,很明顯這種調(diào)速方法難以做到這一點(diǎn),必須要配合其他的控制方法才能實(shí)現(xiàn),這樣成本將會(huì)升高,而且控制將會(huì)變得復(fù)雜,失去了弱磁調(diào)速本身所具有的優(yōu)點(diǎn)。 方案2 串阻調(diào)速 系統(tǒng)采用串阻調(diào)速。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單,控制電路簡(jiǎn)單可靠,操作簡(jiǎn)便。這種調(diào)速屬于基速以下的調(diào)速方法,可以達(dá)到生產(chǎn)工藝對(duì)速度的要求。但它外串電阻只能是分段調(diào)節(jié),不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,而且電阻在一定程度上消耗能量,功率損耗大,低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差,容易產(chǎn)生張力不平穩(wěn),難以控制,造成經(jīng)常斷帶,嚴(yán)重影響輪胎生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。 方案3 調(diào)壓調(diào)速 系統(tǒng)采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法。這種可以獲得與電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性相互平行的人為機(jī)械特性,調(diào)速方向是基速以下,只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的,即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速,而且低速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性基本保持不變,所以 得到的調(diào)速范圍可以達(dá)到很寬,而且實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行。這種方法完全滿足了飛機(jī)輪胎生產(chǎn)工藝的要求,它是基速下,運(yùn)行平穩(wěn),可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。 鑒于以上對(duì)各種調(diào)速可行性方案的論述,本系統(tǒng)將采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法以滿足生產(chǎn)工藝的要求。 1.3.2.1主電路方案論證: 主電路主要是指電源裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(直流電動(dòng)機(jī)),由于電動(dòng)機(jī)是我們的控制對(duì)象,所以在此就電源裝置進(jìn)行可行性和優(yōu)越性比較論證。 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速方法有兩種,具體是:1)使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速; 2)使用脈寬調(diào)制晶體管功率放大器,即 PWM 調(diào)壓調(diào)速控制。 方案比較:(1)PWM調(diào)壓調(diào)速 電源裝置采用PWM調(diào)壓,利用的基本思想是:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加載到具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí),其效果相同。即慣性環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)相同。 SPWM波形——脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形。 圖1 用PWM波代替正弦半波 要改變等效輸出正弦波幅值,按同一比例改變各脈沖寬度即可。 圖 2 PWM 調(diào)壓電路圖 上圖為PWM可逆電路,正反組分別對(duì)電動(dòng)機(jī)供電,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。首先它需要先將交流轉(zhuǎn)換為直流,再通過H橋式電路直流斬波,調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值。這里同樣需要邏輯控制正反組IBGT的導(dǎo)通與關(guān)斷,以免發(fā)生直流直通短路。這種方法雖然可以實(shí)現(xiàn),但實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜,而且制動(dòng)控制較為復(fù)雜,關(guān)鍵是IGBT容量相對(duì)晶閘管容量小,限制了電動(dòng)機(jī)的容量不能做的很大。 (2) 使用晶閘管可控整流裝置調(diào)壓調(diào)速 通過晶閘管的導(dǎo)通角的移相,改變觸發(fā)角,從而改變電壓的導(dǎo)通時(shí)間,改變電壓的平均值。電路如下圖所示。
圖 3 晶閘管可控整流裝置電路圖 電路特點(diǎn):電路直接由交流轉(zhuǎn)換為直流,所以效率比較高。其次,整流裝置是SRC,容量相對(duì)IGBT而言,比較大,電動(dòng)機(jī)的容量就可以做的相對(duì)較大,可靠性也比較高,技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)的對(duì)象電機(jī)系統(tǒng)的容量是125KW,可以很好地滿足容量的要求,再次,觸發(fā)電路也比較簡(jiǎn)單,有現(xiàn)成的集成觸發(fā)電路,設(shè)計(jì)起來相對(duì)簡(jiǎn)單。不過由于也存在正反組問題,所以也要考慮邏輯控制問題,以免發(fā)生環(huán)路導(dǎo)通短路事故。 綜上所述,綜合考慮比較兩者的優(yōu)缺點(diǎn),可調(diào)電源電路采用后者,使用晶閘管可控整流裝置調(diào)壓調(diào)速。 對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制調(diào)節(jié)方法有幾種控制策略方法: (1) 采用單環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上截止負(fù)反饋的方法 (2) 采用雙閉環(huán)速度電流調(diào)節(jié)方法 方案論證: 1)采用單環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上電流截止負(fù)反饋方法,實(shí)現(xiàn)比較方便,快捷,成本低,而且系統(tǒng)調(diào)試等很簡(jiǎn)單。但我們注意到,生產(chǎn)要求張力有最大的限制,如果采用這種方法,也就是說我們惟有將電流截止的幅值位置頂在張力最大的位置,但在啟動(dòng)過程中系統(tǒng)是非線性的,而且是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程,不能簡(jiǎn)單地將最大的張力時(shí)的電流值定為電流截止負(fù)反饋的限制值,不僅影響了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間,而且難以把握電流的動(dòng)態(tài)過程,容易產(chǎn)生斷帶,張力不均勻等缺點(diǎn)。 2)采用采用雙閉環(huán)速度電流調(diào)節(jié)方法,這種方法雖然初次頭次成本相對(duì)而言較高,但它保證了系統(tǒng)的性能,保證了對(duì)生產(chǎn)工藝要求的滿足,它既兼顧了啟動(dòng)時(shí)的電流的動(dòng)態(tài)過程,又保證穩(wěn)態(tài)后速度的穩(wěn)定性,在起動(dòng)過程的主要階段,只有電流負(fù)反饋,沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。 達(dá)到穩(wěn)態(tài)后,只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋,不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用 很好地滿足了生產(chǎn)需要。 由圖4看出系統(tǒng)采用雙環(huán)調(diào)節(jié)的性能優(yōu)于單環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上電流截止負(fù)反饋方法,所以我們采用的控制器將選擇為ACR與ASR。外環(huán)為ASR,內(nèi)環(huán)為ACR。
圖 4 啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)電流速度波形圖 - 主電路設(shè)計(jì)
- 電機(jī)參數(shù)計(jì)算和晶閘管容量參數(shù)計(jì)算
電機(jī)有關(guān)參數(shù): ,電樞回路總電阻 ,,電流過載倍數(shù)λ=1.5, 變壓器的付邊電壓確定: 因?yàn)椋?
整定的范圍在
之間,所以由三相全橋整流公式:
當(dāng) 在
時(shí)有最大值,算出
所以可以選擇
變壓器的容量大小計(jì)算: 由于電動(dòng)機(jī)電流大小為640A,電流過載是大小為960A,變壓器在電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行時(shí)的電流大小為783A,利用功率守恒定理,
阻抗消耗
,考慮晶閘管的損耗和自身的損耗以及變壓器也有一定的過載能力,選擇的變壓器容量:
。 晶閘管參數(shù)計(jì)算: 由電機(jī)的過載倍數(shù),我們可以電動(dòng)機(jī)的過載電流,即最大電流:
又由 整流輸出電壓
,進(jìn)線的線電壓是120V。 由電路分析可知,晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器的二次線電壓的電壓峰值。即
晶閘管承受的最大正向電壓是線電壓的一半,即
考慮安全性裕量,選擇電壓裕量為2倍關(guān)系,電流裕量為1.5倍關(guān)系 所以工作的晶閘管的額定容量參數(shù)選擇為:
電樞回路的平波電抗器計(jì)算: 電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)保證電流連續(xù),取此時(shí)的電流為額定電流的5 %~10%。
則電樞需要串入的電樞電抗器大小可以算:
(其中
為電樞的固有電抗值) 電路中主要的保護(hù)器件是快速熔斷器FU,壓敏電阻過電壓抑制器RV,閥器件換相過電壓抑制用RC電路,直流側(cè)RC抑制電路,閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路等,
圖5 保護(hù)電路 各保護(hù)單元符號(hào)解析: F:避雷針; D:變壓器靜電屏蔽層; C:靜電感應(yīng)過電壓抑制電容; RV:壓敏電阻過電壓抑制器; RC1:閥側(cè)浪涌過電壓抑制用RC電路; RC2:閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路; RC3:閥器件換相過電壓抑制用RC電路; RC4:直流側(cè)RC抑制電路。 本系統(tǒng)采用的是2環(huán)的調(diào)速控制系統(tǒng),針對(duì)生產(chǎn)工藝的控制要求:在給定的壓延張力下,進(jìn)行速度的調(diào)節(jié),由這里我們可以認(rèn)為張力反饋環(huán)只是一個(gè)輔助的反饋環(huán)節(jié),以供操作人員參考,實(shí)質(zhì)起作用的是在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的電流反饋環(huán),和進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后的速度反饋環(huán)節(jié)。由這種設(shè)計(jì)思想,我們可以進(jìn)行ASR和ACR的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如下:
我們按照先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的設(shè)計(jì)步驟來設(shè)計(jì): 設(shè)計(jì)要求:實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差,所以我們采用PI調(diào)節(jié)器, 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
調(diào)節(jié)器的輸出限幅值確定: 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U*im決定電流給定電壓的最大值;電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Ucm限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm 本系統(tǒng):設(shè)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定時(shí)的給定為
7.5V,輸出的限幅值為
,
所以可以算:
又由計(jì)算電機(jī)時(shí)間常數(shù):
和
算出
計(jì)算電磁時(shí)間常數(shù)
,因?yàn)橛星懊娴膮?shù)計(jì)算要求電流連續(xù)時(shí)的電樞回路電感是 1.3mh,
, 有因?yàn)椴捎玫氖侨鄻蚴秸麟娐,所?
數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)性能分析
圖8 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 技術(shù)指標(biāo)是:
,所以由以上參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)要求為依據(jù)可以設(shè)計(jì)ACR控制器以及ASR控制器。
圖9 實(shí)際設(shè)計(jì)的控制器 設(shè)計(jì)的控制器的參數(shù)依據(jù):
設(shè)計(jì)ACR控制器:
圖10 ACR設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖 令
,
選擇
驗(yàn)證假定條件:
;
所以ACR控制器的設(shè)計(jì)在理論上滿足了要求。 ASR的設(shè)計(jì):
令
,
,
所以有
,
驗(yàn)證近似條件:
;
驗(yàn)證轉(zhuǎn)速超調(diào)量:
圖11 超調(diào)量示意圖
所以設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)工藝的要求。 - 實(shí)驗(yàn)室調(diào)試系統(tǒng)并驗(yàn)證
4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康、?nèi)容、參數(shù)的整定 4.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>: 1)理論聯(lián)系實(shí)際,將在理論上設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試,鞏固理論知識(shí), 2)熟悉和掌握邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試的步驟方法,以及參數(shù)的整定與分析。 3)通過實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否符合生產(chǎn)工藝,技術(shù)指標(biāo)的要求,并修改整定參數(shù),使得系統(tǒng)滿足要求。 4)在調(diào)試系統(tǒng)過程中學(xué)會(huì)分析問題,并作出合理的解釋,盡量解決問題。 4.1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:
- 各個(gè)單元的調(diào)試。
- 整定電流反饋系數(shù)
,速度反饋系數(shù)
,整定電流保護(hù)動(dòng)作值。 - 測(cè)量開環(huán)機(jī)械特性以及高低速是的靜特性
。 - 測(cè)定閉環(huán)控制特性
。 - 改變調(diào)節(jié)器的參數(shù),觀察,記錄電流速度啟動(dòng)的動(dòng)態(tài)波形。
參數(shù)整定:
- 整定
:用萬用表調(diào)節(jié)ASR的輸出限幅值為5V,電動(dòng)機(jī)的最大啟動(dòng)電流為2A,調(diào)節(jié)Uct,使得Id=2A時(shí),整定反饋電位器使得Ufi=5V,即
- 過流保護(hù)電流的整定;
反復(fù)調(diào)節(jié)過流保護(hù)整定電位器,達(dá)到可靠動(dòng)作為好。
- 速度反饋系統(tǒng)參數(shù)
整定,將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到1450轉(zhuǎn)/MIN,考慮對(duì)應(yīng)的是速度給定電壓是6V,調(diào)節(jié)速度反饋調(diào)節(jié)電阻,求得
4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與曲線 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室的調(diào)試,系統(tǒng)最終能較好地運(yùn)行,從零速開始速度給定,以及突加速度給定信號(hào),系統(tǒng)都能夠正常地起動(dòng),升速至給定的速度值。 突加速度給定信號(hào)時(shí),電流速度的動(dòng)態(tài)運(yùn)行曲線在示波器上看到,而且在未經(jīng)過系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試,即使從零開始升速啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)過流報(bào)警現(xiàn)象,而當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速并不高,負(fù)載也不是很大。出現(xiàn)這種情形的,本人認(rèn)為是首先雖然各個(gè)單元已經(jīng)調(diào)試好,但不等于整個(gè)系統(tǒng)參數(shù)就已經(jīng)很好這是不同的。系統(tǒng)的各個(gè)模塊單元之間有一定的耦合關(guān)系,系統(tǒng)表現(xiàn)出來的性能與各個(gè)模塊都相關(guān)的,它們之間的參數(shù)會(huì)互相牽制,一旦某個(gè)參數(shù)整定稍微不合理就有可能使得系統(tǒng)的性能大大降低,所以在此更顯出系統(tǒng)總體調(diào)試的必要性和關(guān)鍵性。針對(duì)出現(xiàn)的問題,本人反復(fù)整定,ACR 和 ASR的PI參數(shù),特別是速度環(huán)的PI參數(shù),稍微偏那么一點(diǎn),系統(tǒng)表現(xiàn)出來的現(xiàn)象不一樣,由開始的在模擬電流表上看到指示針在比較大地左右擺動(dòng),而且幅度也比較大,到經(jīng)過反復(fù)的調(diào)整ASR的PI參數(shù),ACR的PI參數(shù),速度反饋系數(shù)
和電流的反饋系數(shù)
,系統(tǒng)的電流電壓波形在示波器上看到的曲線也比較平穩(wěn),也基本沒有出現(xiàn)曲線的波動(dòng),速度也可以調(diào)上高速即額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。 第二個(gè)問題是,系統(tǒng)突加給定時(shí),開始這個(gè)速度給定難以調(diào)到很高,否則也同樣出現(xiàn)過流跳閘報(bào)警,速度也只能在800左右突加速度給定,鑒于這個(gè)問題,我認(rèn)為是系統(tǒng)的電流超調(diào)量過大,PI參數(shù)中,增大比較有利于系統(tǒng)的快速性,但與此同時(shí)也增加了系統(tǒng)的超調(diào)量,從而必須加大反饋的作用或者增加I的作用,稍微減少P的強(qiáng)度,,按照這樣,經(jīng)過調(diào)試果然效果不一樣,突加給定的信號(hào)可以給到很大,基本上是0~額定速度的給定范圍,說明系統(tǒng)的參數(shù)經(jīng)過整定后比較好,而且系統(tǒng)在正反轉(zhuǎn)的下都可以突加給定,正常運(yùn)行。 第三個(gè)問題,就是電動(dòng)機(jī)在零速時(shí)出現(xiàn)蠕動(dòng),現(xiàn)象是左右轉(zhuǎn),這種現(xiàn)象有兩種可能性,一,系統(tǒng)的晶閘管的觸發(fā)的偏置電壓未調(diào)整好,另外一種就是系統(tǒng)的回環(huán)比較整定不理想,針對(duì)這個(gè),我專門調(diào)試了偏置電壓的問題,所以不會(huì)偏置電壓的問題,所以應(yīng)該是回環(huán)比較的問題。但在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的那個(gè)系統(tǒng)它的電位器出現(xiàn)了誤差太大,難以整定的。所以在15轉(zhuǎn)/MIN以下系統(tǒng)很難正常運(yùn)行。 不過最終系統(tǒng)基本能達(dá)到控制的要求很技術(shù)指標(biāo),滿足生產(chǎn)的要求。 經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì),不僅在書上學(xué)到的知識(shí)得到鞏固,我認(rèn)為最關(guān)鍵的是,我又在實(shí)際操作中動(dòng)手能力,分析問題,解決問題的能力得到了更好的鍛煉,特別作為工科學(xué)生的我們更應(yīng)該注重我們的動(dòng)手能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。這次實(shí)習(xí),雖然時(shí)間不長(zhǎng),但我個(gè)人認(rèn)為這種課程是很有必要的,首先我們好多的同學(xué)學(xué)習(xí)了書上的知識(shí),都認(rèn)為這些知識(shí)好象都離我們很遙遠(yuǎn),甚至不知道,不清楚那些知識(shí)該用哪個(gè)地方,什么時(shí)候用。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室提供了這種環(huán)境,這種條件,讓我們清楚我們學(xué)的知識(shí)與現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系,使得我們對(duì)知識(shí)深刻的了解和鞏固。與此同時(shí),幾個(gè)人的團(tuán)隊(duì)協(xié)作使我們?cè)谂c人共事中學(xué)會(huì)交流學(xué)會(huì)合作。因?yàn)樵诮窈蠊ぷ髦幸粋(gè)人獨(dú)立完成不與別人合作,基本是不可能的,所以在這種課程設(shè)計(jì)中也鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神,為今后的學(xué)習(xí)和工作積累經(jīng)驗(yàn),也是難得的財(cái)富。 6. 參考文獻(xiàn)
《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》 陳伯時(shí) 機(jī)械工業(yè)出版社 《電機(jī)原理及拖動(dòng)》 彭鴻才 機(jī)械工業(yè)出版社 《電力電子技術(shù)》 王兆安 機(jī)械工業(yè)出版社
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