图4.2 一次侧过电流保护电路
（1）熔断器额定电压选择：其额定电压应大于或等于线路的工作电压。 本课题设计中变压器的一次侧的线电压为380V，熔断器额定电压可选择400V。 （2）熔断器额定电流选择：其额定电流应大于或等于电路的工作电流。 本课题设计中变压器的一次侧的电流I1
I1?U2I2140?43.7??16.1A U1380熔断器额定电流 IFU?1.6I1?1.6?16.1?25.76A 因此，如右图在三相交流电路变压器的一次侧的每一相上串上一个熔断器，按本课题的设计要求熔断器的额定电压可选400V，额定电流选25A。
2．晶闸管过电流保护
晶闸管不仅有过电压保护，还需要过电流保护。由于半导体器件体积小、热容量小，特别像晶闸管这类高电压、大电流的功率器件，结温必须受到严格的控制，否则将遭至彻底损坏。当晶闸管中流过的
大于额定值的电流时，热量来不及散发，使得结温迅速升高，最终将导致结层被烧坏。晶闸管过电流保护方法中最常用的是快速熔断器。快速熔断器由银质熔丝埋于石英砂内，熔断时间极短，可以用来保护晶闸管。压可选择350V。
5驱动电路的设计
晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在学要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路往往包括触发时刻进行控制相位控制电路、触发脉冲
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的放大和输出环节。触发脉冲的放大和输出环节中，晶闸管触发电路应满足下列要求： （1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，三相全控桥式电路应采用宽于60°或采用相隔60°的双窄脉冲。
（2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流3～5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达1～2A∕us。
（3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极的伏安特性的可靠触发区域之内。
（4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。 在本设计中最主要的是第1、2条。理想的触发脉冲电流波形如图5.1。
图5.1 理想的晶闸管触发脉冲电流波形
t1~t2-----脉冲前沿上升时间（?1?s）
t1~t3----强脉冲宽度 IM---强脉冲幅值（3IGT~5IGT） t1~t4---脉冲宽度 I--脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）
常用的晶闸管触发电路如图5.2。它由V1、V2构成的脉冲放大环节和脉冲变压器TM及附属电路构成的脉冲输出环节两部分组成。当V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出出发脉冲。VD1和R3是为了V1、V2由导通变为直截时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设的。为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分，还需适当附加其它的电路环节。
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1234E2E1VD1R1TMR4VD3VD2R3V1R2V2 图5.2 触发电路 6 控制电路设计 本控制系统采用转速、电流双闭环结构，其原理图如图6.1所示。 1234
图6.1 双环调速系统原理图
为了获得良好的静动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI 调节器。图4.7中标出了两个调节器的输入输出的实际极性，他们是按照电力电子变换器的控制电压Uc为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图3.7为双闭环调速系统的稳态结构图。图3.8为双闭环调速系统的稳态结构图。ACR和ASR的输入、输出信号的极性，主要视触发电路对控制电压的要求而定。若触发器要求ACR的输出Uct为正极性，由于调节器一般为反向输入，则要求ACR的输入Ui*为负极性，所以，要求ASR输入的给定电压Un*为正极性。本文基于这种思想进行ASR和ACR设计。
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图6.2 双闭环调速系统稳态结构图
图6.3 双闭环调速系统动态结构图
7电流环与转速环的设计
在设计双闭环调速系统时，一般是先内环后外环，调节器的结构和参数取决于稳态精度和动态校正的要求，双闭环调速系统动态校正的设计与调试都是按先内环后外环的顺序进行，在动态过程中可以认为外环对内环几乎无影响，而内环则是外环的一个组成环节[3]。由于典型Ⅰ型系统的跟随性能由于典型Ⅱ型系统，而典型Ⅱ型系统的抗扰性能优于典型Ⅰ型系统，因此一般来说，从快速启动系统的要求出发，可按典型Ⅰ型系统设计电流环；由于要求转速无静差，转速环应按典型Ⅱ型系统设计。工程设计法是建立在频率特性理论基础上的，只需将典型Ⅰ系统和典型Ⅱ系统的开环频率特性作为调速系统仅有的两种预期特性。
7．1 电流调节器的设计
1. 确定时间常数
（1）整流装置滞后时间常数Ts。则，三相桥式电路的平均失控时间 Ts=0.0017s。
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（2）电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路的每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有（1~2）Toi=3.3ms，因此取Toi=2ms=0.002s。
（3）电流环小时间常数之和T?i。按小时间常数近似处理，取T?i=Ts+Toi=0.0037s。 2. 选择电流调节器的结构
根据设计要求?i?5%，并保证稳态电流无静差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型调节器，其传递函数为
WACR(s)?Ki(?is?1)
?is式中 Ki------电流调节器的比例系数；
?i-------电流调节器的超前时间常数。
检查对电源电压的抗扰性能：Tl/T?i=0.033/0.0037=8.92,参照表知典型I型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的，因此基本确定电流调节器按典型I型系统设计。
3. 计算电流调节器的参数
电流调节器超前时间常数：?i=Tl=0.033s。 电流开环增益：要求?i?5%时，取KIT?i?0.5，
因此 KI?0.50.5??135.1s?1 T?i0.0037s是
因此，ACR的比例系数Ki=（KI?iR）/（K/(27*0.77)=0.793
β）=（135.1*0.033* 3.7）
故而，我们取R0=40K，则Ri= Ki R0 =0.793*40=31.72K Ci= ?i/ Ri =0.033/31720=1uf
Coi =4Toi/R0=4*0.002/4k=0.2uf
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转速电流双闭环直流调速系统课程设计
