双闭环直流调速系统ASR方案(工程整定法).docVIP

第 PAGE 2 页 共 NUMPAGES 18 页 PAGE I 1.设计已知条件 1 2.设计任务要求 1 3.设计方法及过程 2 3.1晶闸管-电动机主电路概述 3 3.1.1主电路设计 3 3.1.2主电路参数测量及计算 4 3.2转速调节器的设计 9 3.2.2转速调节器 9 3.2.2.1转速调节器设计 9 3.2.2.2转速调节器工程设计 10 3.3双闭环系统调试 11 3.3.1试验线路及原理 11 3.3.2控制单元电压……………………………………………………………………12 3.3.3电流反馈系数的整定……………………………………………………………13 3.3.4转速反馈系数的整定……………………………………………………………13 3.3.5系统静特性的测试………………………………………………………………14 4.小结与体会 17 PAGE 2 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。本文着重对直流双闭环调速系统转速还的设计进行了分析，介绍了其主电路、检测电路的设计，详细介绍了电流调节器和转速调节器的设计以及一些参数的选择和计算，使其满足工程设计参数指标。 关键词：直流双闭环 调速系统 转速调节器 工程设计 1.设计已知条件 已有电力电子综合实验台及所需挂件、电机机组（直流电动机－测速发电机）、示波器、万用表、可变电阻器和开关导线等实验设备。直流电动机数据如下：额定转速1600r/min、额定电压220V、额定电流1.2A、额定功率185w、允许过载倍数=1.5。 已知参数，。 2.设计任务要求 1、要求调试好后的系统能进行平滑速度调节，系统在工作范围内能稳定工作； 2、系统静特性良好，静差小（静差率s≤5%）； 3、动态性能：转速超调量δn＜15%。 其他要求： 1．参数测量：与同组同学一起实验测量调速系统主电路参数和环节特性，主要包括：主电路总电阻、主电路电磁时间常数、主电路机电时间常数、电势常数、晶闸管装置放大系数。 2．调节器设计：根据技术要求，采用工程整定法对系统进行动态校正，确定ASR的结构型式及进行参数计算。 3．系统调试：根据设计结果，与同组同学一起搭建双闭环直流调速系统，进行系统调试，使调速系统工作稳定，并满足动态性能指标的要求。 4．整理数据资料，独立撰写综合实验、设计说明书。要求： 给出各参量测量方法、线路图、概要过程、实验数据及计算；要求确定调节器结构、调节器详细设计计算过程；给出系统组成的原理框图、工作原理；给出系统调试（包括控制单元调试、系统静特性测定、调节器参数调试、动态特性观察）概要过程、实验数据、特性曲线、电枢电流和转速动态波形；对综合实验及设计过程进行总结。 3.设计方法及过程 3.1晶闸管-电动机主电路概述 3.1.1主电路设计 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, 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。 如下图所示： 直流双闭环调速系统 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。 其原理图如图2-2所示： 直流双闭环调速系统原理图 直流双闭环调速系统由给定电压、转速调节器、电流调节器、三相集成触发器、三相全控桥、直流电动机及转速、电流检测装置组成，其中主电路中串入平波电抗器，以抑制电流脉动，消除因脉动电流引起的电机发热以及产生的脉动转矩对生产机械的不利影响。 晶闸管-电动机调速系统（V-M系统）主电路原理图如图3-1所示： ，而晶闸管整流电源是无法测量的，为此应用伏安比较法，实验线路如图所示 将变阻器 、接入被测系统的主电路，测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。合上S1、S2，调节给定使输出直流电压U在30% ~70%范围内，然