双闭环直流电动机数字调速系统设计课程设计.doc

微型计算机控制技术课程设计任务书 双闭环直流电动机数字调速系统设计 双闭环直流调速系统设计框图 直流电机的供电需要三相直流电，在生活中直接提供的三相交流380V电源，因此要进行整流，则本设计采用三相桥式整流电路变成三相直流电源，最后达到要求把电源提供给直流电动机。如图设计的总框架。 双闭环直流调速系统设计总框架 直流调速系统常用的直流电源 ①旋转变流机组 ②静止式可控整流器 ③直流斩波器或脉宽调制变换器 晶闸管-电动机调速系统(简称V-M系统)的原理图。通过调节处罚装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压，从而实现平滑调速。和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不进在经济性和可靠性上都很大提高，而且在技术性能上也现实出较大的优越性。 —M系统原理 电流调节器的设计 ，这是大体设计要求。 在设计电流环时,因T1比Tm小得多,故电流的调节过程比转速的变化过程快得多,因此在电流调节器快速调节过程中,可以认为反电动势E基本不变。这样在设计电流环时,可以暂时不考虑反电动势E 电流环的动态结构图 变化的影响而得到图所示的电流环近似动态结构图。为了使电流环稳态上做到无静差以获得理想的堵转特性,动态上保持电动机电枢电流的不超调,保证系统的跟随性。把电流环校正成典型I型系统,其传递函数为: 式中: Ki,τi—分别为电流调节器的比例放大系数和时间常数。 根据“对消原理”,为了对消掉控制对象中时间常数较大的惯性环节,以使校正后系统的响应速度加快,取τi=T1;PI调节器的比例放大系数Ki取决于系统的动态性能指标。根据“电子最佳调节原理”中的“二阶最佳系统”原理。取KiTΣi=0·5,由此可得: 确定时间常数（1）整流装置滞后时间常数Ts。由知，三相桥式电路的平均失控时间 Ts=0.0017s。 （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。按小时间常数近似处理，取。 （4）电磁时间常数的确定。由前述已求出电枢回路总电感。 则电磁时间常数 选择电流调节器的结构 根据设计要求，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 式中 ------电流调节器的比例系数； -------电流调节器的超前时间常数。 检查对电源电压的抗扰性能：,参照附表6.2的典型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。 计算电流调节器的参数 电流调节器超前时间常数：。 电流开环增益：要求时，取， 因此 于是，ACR的比例系数为 式中 电流反馈系数； 晶闸管专制放大系数。 校验近似条件 电流环截止频率： 晶闸管整流装置传递函数的近似条件 满足近似条件。 忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 满足近似条件。 电流环小时间常数近似处理条件 满足近似条件。 计算调节器电阻和电容 按所用运算放大器取R0=40k，各电阻和电容值为 , 取 ，取 ，取 按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为，满足设计要求。 转速调节器的设计 转速环的动态结构图 在转速调节器设计时,可以把已经设计好的电流环作为转速环的控制对象。由此得到转速环的动态结构图如图所示。为了实现转速无静差,提高系统动态抗扰性能,把转速环设计成典型II型系统,其传递函数为: 式中: Kn,τn—分别为转速调节器比例放大倍数和时间常数。 根据II型典型系统参数确定的方法,有T1=hT2,于是有τn=hT∑n,其中h为中频宽, T∑n=Ton+2T∑i,根据“调节器最佳整定设计法”,一般取h=5。然后按典型II型系统的最小闭环幅频特性峰值Mrmin准则,得: