V-M转速电流双闭环直流调速系统..doc

目录 1 系统的总体设计方案 3 1.1双闭环直流调速系统的概述 3 1.2电机的技术参数 4 1.3双闭环直流调速系统的组成及其静特性 5 2.1主电路的选择 9 2.2整流变压器参数的计算 10 2.3平波电抗器的电感量 11 2.4晶闸管保护电路 11 3 动态参数计算及调节器的设计 14 3.1系统的动态结构图 14 3.2电流调节器的设计 14 3.3转速调节器的设计 18 4 结论 22 摘? 要设计利用晶闸管等器件设计了一个V-M转速、电流双闭环直流调速系统。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。关键词：双闭环，晶闸管，转速调节器，电流调节器1 系统的总体设计方案 1.1双闭环直流调速系统的概述 双闭环直流调速系统是一种当前应用广泛、经济、实用的电力拖动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。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高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。 在单闭环系统中，只有电流截负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。1-1（a） （a）带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程 （b）理想的快速起动过程 图1-1 直流调速系统起动过程的电流和转速波形 在实际工作中,我们希望在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。1-1（b）这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流（转矩）的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。实际上，由于主电路电感的作用，电流不能突跳，为了实现在允许条件下最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值恒流过程，按照反馈控制规律，电流负反馈就能得到近似的恒流过程。问题是希望在启动过程中只有电流负反馈，而不能让它和转速负反馈同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不电流负反馈发挥主作用，因此我们采用双闭环调速系统。这样就能做到既存在转速和电流两种负反馈作用又能使它们作用不同的阶段。(ZD2-152-1B)的技术参数: 额定容量： 额定电压： 额定电流： 额定转速： 额定效率： 励磁电压： 励磁电流： 电枢绕组电阻： 换向绕组电阻： 过载倍速： 磁极对数： 转动惯量： 测速发电机（ICF-22E）的技术参数： 额定容量： 额定电压： 额定电流： 额定转速： 系统参数： 电枢总电阻： 系统总转动惯量： 1.3双闭环直流调速系统的组成及其静特性 1.3.1双闭环直流调速系统的组成 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流。二者之间实行串级联接，如图1-2所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 图1-2 转速、电流双闭环直流调速系统 ASR——转速调节器 ACR——电流调节器 TG——测速发电机 TA——电流互感器 UPE——电力电子变换器 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，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图如图1-3所示。 图1-3 双闭环直流调速系统电路原理图 图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它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。图中还表示了两个调节器的输出都是带限幅作用的，转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。 1.3.2稳态结构图和静特性 为了分析双闭环调速系统的静特性，必须先绘出它的稳态结构图，如图1-4所示。它可以很方便地根据原理图画出来，只要注意用带限幅的输出特性表示PI 调节器就可以了。分析静特性的关键是掌握这样的 PI 调节器的稳态特征，一般存在两种状况：饱