黑龙江大学《双闭环调速系统ASR和ACR结构及其参数设计》.doc

黑龙江大学 课程设计说明书 学院：机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：电力拖动自动控制系统 设计题目：双闭环调速系统ASR和ACR 结构及参数设计(1) 姓名： 学号： 指导教师：袁 明 靖 澎 王世刚 成绩： 双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计(3) 一．设计目的： 掌握用工程设计方法设计双闭环调速系统的转速调节器和电流调节器，加深对双闭环直流调速系统理解。 二．设计内容： 在一个由三相桥式晶闸管整流装置供电的双闭环直流调速系统中，已知电动机数据如下：555kW，750V，760A，375r/min，Ce= 1.82V·min/r, 主回路总电阻R=0.14Ω, 允许过载电流倍数为1.5，Ks = 75，=0.031s,Tm=0.112s,电流反馈滤波时间常数Toi=0.002s, 转速反馈滤波时间常数Ton=0.02s, 两个调节器的输入和输出最大值都是10V，R0=40kΩ。 设计要求：稳态无静差；电流超调量(i ≤ 5%，电机空载起动到额定转速时的转速超调量(n ≤ 10%。 三．时间安排： 6.3—6.4 查阅相关资料； 6.4—6.6 按要求设计相关内容，完成设计文本 6.7 考核答辩 四．参考书目： 1.《电力拖动自动控制系统》（第3版）陈伯时主编 机械工业出版社 2.《电力电子技术》（第4版） 王兆安 黄俊主编 机械工业出版社 3.《自动控制理论》 刘丁主编 机械工业出版社 4.《电机及拖动基础》（第3版） 顾绳谷主编 机械工业出版社 目录 第一章．设计原则、思路及工程设计方法的基本思路 1 1.1 设计原则、思路 1 1.2 工程设计方法的基本思路 1 第二章．双闭环直流调速系统的工作原理 1 2.1 双闭环直流调速系统的介绍 1 2.2 双闭环直流调速系统的组成 2 2.3双闭环调速系统的实际动态结构框图 3 第三章．电流调节器的设计 4 3.1 电流环结构框图的化简 4 3.2 电流调节器结构的选择 5 3.3 电流调节器的参数计算 6 3.4 校验 7 3.5计算调节器电阻和电容 7 第四章．转速调节器的设计 8 4.1 电流环的等效闭环传递函数 8 4.2 转速环结构的化简和转速调节器结构的选择 9 4.3 转速调节器的参数的计算 12 4.4 校验 13 4.5 计算调节器电阻和电容 13 4.6 校核转速超调量 14 4.7转速调节器退饱和时转速超调量的计算 14 第五章．结论及心得体会 17 第六章．参考书目…………………………………………………………….17 第一章 设计原则、思路及工程设计方法的基本思路 1.1设计原则、思路 本文应用工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器。按照设计多环控制系统先内环后外环的一般原则，从内环开始，逐步向外扩展。在双闭环系统中，应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速系统中的一个环节，再设计转速调节器。 采用工程设计方法设计调节器时，应该首先根据控制系统的要求，确定要校正成哪一类典型系统。从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，所以采用Ⅰ型系统就够了。再从动态上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用下时有太大的超调，以保证电流在动态过程不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。因而电流环应以跟随性能为主，即应选择典型Ⅰ型系统。 对于转速环，为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器ASR中。由于在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应设计成典型Ⅱ型系统。这样的系统能满足系统抗干扰性能好、转速无静差的要求。 1.2工程设计方法的基本思路 作为工程设计方法，首先要使问题简化，突出主要矛盾。简化的基本思路是，把调节器的设计过程分作两步： 第一步，先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的稳态精度。 第二步，再选择调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。 这样做，就把稳、准、快和抗干扰之间互相交叉的矛盾分成两步来解决，第一步先解决主要矛盾，即动态稳定性和稳态精度，然后在第二步中再进一步满足其他动态性能指标。 第二章 双闭环直流调速系统的工作原理 2.1 双闭环直流调速系统的介绍 双闭环调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较