双闭环直流速系统动.docVIP

摘 要 直流双闭环调速系统的性能很好，具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。直流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流。本文简单介绍了一下双闭环直流调速系统的结构组成，且在本课设要求下进行了电流调节器和转速调节器的理论计算与设计。在理论计算的前提下进行了系统仿真，且简单分析了该系统在突加负载和电机磁场减半扰动情况下的系统调节过程。 关键词：直流双闭环 电流调节器 转速调节器 扰动 目 录 摘 要 I 1双闭环系统组成结构介绍 1 2双闭环系统的设计 1 2.1系统初始条件 1 2.2电流调节器的设计 2 2.2.1电流反馈系数β的计算及时间常数的确定 2 2.2.2电流调节器结构的选择 2 2.2.3电流调节器参数的计算 2 2.2.4校验近似条件 3 2.2.5电流调节器基本结构 3 2.2.6调节器电阻和电容的计算 3 2.3转速调节器的设计 4 2.3.1转速反馈系数的计算及时间常数的确定 4 2.3.2转速调节器结构的选择 4 2.3.3转速调节器参数的计算 4 2.3.4校验近似条件 4 2.3.5电流调节器基本结构 5 2.3.6调节器电阻和电容的计算 5 2.3.7校核转速超调量 6 2.3.8按ASR退饱和重新计算超调量 6 3系统仿真 6 3.1双闭环直流调速系统动态结构框图 6 3.2系统仿真图的设计 6 3.3系统空载启动过程分析 7 3.4稳定运行后电动机突加1/3额定负载 9 3.5稳定运行后电机磁场突然减半运行情况 10 4小结与体会 11 参考文献 12 直流双环系统的设计及仿真分析 1 双闭环系统组成结构介绍 直流双闭环调速系统中设置了两个调节器，即转速调节器和电流调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。 两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路。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的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。 由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 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，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 如图1-1所示： 图1-1 转速、电流双闭环直流调速系统 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。 2 双闭环系统的设计 2.1 系统初始条件 双闭环调速系统，其整流装置采用三相桥式全控整流电路。系统基本数据如下： 直流电动机：Unom=220V ，Inom=136A ，nnom=1460r/min ，，允许过载倍数，额定转速时的给定电压调节器ＡＳＲ，ＡＣＲ饱和输出电压。时间常数：TL=0.03s，Tm=0.18s，晶闸管装置放大倍数：KS=40，电枢回路总电阻：R=0.5Ω。 2.2 电流调节器的设计 2.2.1 电流反馈系数β的计算及时间常数的确定 （1）电流反馈系数 （2）确定时间常数 1）三相桥式电路的平均失控时间为。 2）电流滤波时间常数。三相桥式电路每个滤头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，取。 3）电流环小时间常数之和。 2.2.2 电流调节器结构的选择 根据设计要求：稳态无静差,超调量，可按典型I型系统设计电路调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器其传递函数为： 检查对电源电压的抗扰性能：，参照典型I型系统动态抗扰性能指标与参数的关系表格，可知各项指标都是可以接受的。 2.2.3 电流调节器参数的计算 电流调节器超前时间常数：。 电流环开环增益：要求，应取，因此 于是，ACR的比例系数为 2.2.4 校验近似条件 电流环截止频率： （1）晶闸管整流装置作传递函数的近似条件 满足近似条件。 （2）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。 （3）电流环小时间常数近似处理条件 满足近似条件。 2.2.5 电流调节器基本结构 含给定滤波和反馈滤波的模式PI型电流调节器原理图如图2-1所示。 根据运算放大器的电路原理，可以导出 图2-1 PI型电流调节器