双闭环直流电动机数字调速系统设计精选.doc

双闭环直流电动机数字调速系统设计 主要技术数据： 直流电动机 Ped=3kW Ued=220v Ied=17.3 ned=1500r/min 电枢回路总电阻 R=2.50Ω 电动机回路电磁时间常数 TL=0.017s 电动机机电时间常数 TM=0.076s 电动机电势常数 Ce=0.1352V/r·min) 晶闸管装置放大倍数 Ks=53 品闸管整流电路滞后时间 Ts=0.0017s 速度调节范围0-1500r/min，速度控制精度0.1%（额定转速时） 电流过载倍数为1.5倍。 直流电动机的控制电源采用晶闸管装置 输入电压为0-5伏时可以输出0-264伏 提供最大25安培输出电流 速度检测采用光电编码器（光电脉冲信号发生器） 采用双闭环环（速度环和电流环）控制方式 计算机则要求采用51内核的单片机实现控制 分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块 2. 编写数字调节器软件模块 3. 编写A/D转换器处理程序模块 4. 编写输出控制程序模块 5. 其它程序模块(数字滤波、显示与键盘等处理程序) 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 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 Un*---转速给定电压 Un---转速反馈电压Ui*---电流给定电压Ui---电流反馈电压 双闭环直流调速系统电路原理图 双闭环直流调速系统电路原理图 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。 V—M系统原理 电流调节器的设计(假定) 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《电力拖动自动控制系统》课本附表可知，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