.转速电流反馈控制的直流调速系统.详解.ppt

二、转速调节器的设计 设计步骤： 1. 转速环结构图的简化 2. 转速调节器结构的选择 3. 转速调节器的参数计算 4. 转速调节器的实现 转速环动态结构框图 (1) 等效成单位负反馈系统：把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内，同时将给定信号改成 U*n(s)/?。 1. 转速环结构图的简化 (2) 小惯性的近似处理 把时间常数为 1 / KI 和 T0n 的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为的惯性环节，其中： 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，现在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，所以应该设计成典型 Ⅱ 型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。 2. 转速调节器的选择 由此可见，ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为： 式中： Kn — 转速调节器的比例系数； ? n — 转速调节器的超前时间常数。 调速系统的开环传递函数 定义转速环开环增益 将转速环校正后成为典型 II 型系统 3. 转速调节器的参数计算 转速调节器的参数包括 Kn 和 ?n，按照典型Ⅱ型系统的参数关系，得： 参数选择 至于中频宽 h 应选择多少，要看动态性能的要求决定。 无特殊要求时，一般可选择 h = 5。 4. 转速调节器的实现 模拟式转速调节器电路 含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器 图中 U*n —为转速给定电压， -? n —为转速负反馈电压， U*i —调节器的输出是电流调节器的给定电压。 转速调节器参数计算 转速环假定条件小结： (1) 电流环传递函数的简化近似条件： (2) 转速环小时间常数的近似条件： 转速环与电流环的关系 外环的响应比内环慢，这是按上述工程设计方法设计多环控制系统的特点。这样做，虽然不利于快速性，但每个控制环本身都是稳定的，对系统的组成和调试工作非常有利。 例题3-2 (P85) 在例题3-1中，除已给数据外，已知：转速反馈系数α=0.07Vmin/r（≈10V/nN） 要求转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%。 试按工程设计方法设计转速调节器，并校验转速超调量的要求能否得到满足。 解： 1. 确定时间常数 （1）电流环等效时间常数 由例题3-1，已取KITΣi=0.5，则： （2）转速滤波时间常数 根据所用测速发电机纹波情况，取Ton=0.01s。 （3）转速环小时间常数 按小时间常数近似处理，取： 2. 选择转速调节器结构 选用PI调节器： 3. 计算转速调节器参数 取h=5，则ASR的超前时间常数为： 转速环开环增益： ASR的比例系数为： 4. 检验近似条件 转速环截止频率为： （1）电流环传递函数简化条件 ： （2）转速环小时间常数近似处理条件： 满足简化条件 满足简化条件 5. 计算调节器电阻和电容 取 取470kΩ 取0.2 μF 取1μF 6. 校核转速超调量 当h=5时，由表3-4查得，σn%=37.6%，不能满足设计要求。 实际上，由于表3-4是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。 转速环按典型II型系统设计的调速系统起动过程 三、转速调节器退饱和时转速超调量的计算 ASR退饱和，进入线性调节阶段 转速环：开环→闭环 退饱和超调 假定调速系统原来是在Idm的条件下运行于转速n* 在点O’ 突然将负载由Idm降到Idl ，转速会在突减负载的情况下，产生一个速升与恢复的过程 突减负载的速升过程与退饱和超调过程是完全相同的。 计算退饱和超调的思路： 只考虑稳态转速n*以上的超调部分，Δn=n-n*，坐标原点移到O’点 (a) 以转速n为输出量 (b）以转速超调值为输出量