双闭环调速系统 ASR和ACR 结构及参数设计论文.docxVIP

目录 TOC \o 1-5 \h \z \o Current Document .基本思想 1.. \o Current Document .双闭环调速系统的实际动态结构框图 1 \o Current Document .电流调节器的设计 2. 电流环结构框图的化简 2. 电流调节器结构的选择 3 电流调节器的参数计算 4. 校验 5.. 计算调节器电阻和电容 5. \o Current Document .转速调节器的设计 6. 电流环的等效闭环传递函数 .6. 转速环结构的化简和转速调节器结构的选择 7 转速调节器的参数的计算 .9. 校验 1.Q 计算调节器电阻和电容 1Q 校核转速超调量 11 \o Current Document .转速调节器退饱和时转速超调量的计算 1 2 六?总结 14 PAGE PAGE # 双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计 一.基本思想 本文应用工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器。按照设计 多环控制系统先内环后外环的一般原则， 从内环开始，逐步向外扩展。在双闭环系统中, 应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速系统中的一个环节，再设计转 速调节器。 首先考虑应把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要求上看，希望电流无静差， 以得到理想的堵转特性，所以采用I型系统就够了。再从动态上看，实际系统不允许电 枢电流在突加控制作用下时有太大的超调，以保证电流在动态过程不超过允许值，而对 电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。因而电流环应以跟随性能为主，即应选 择典型I型系统。 对于转速环，由于要求满足系统抗干扰性能好、转速无静差，并且系统结构决定将 转速环校正成典型n系统。 二.双闭环调速系统的实际动态结构框图 Un^S)1 1 .TonS 书rIE(s)IdL (s)RUd0(s)?1/Rs) ■U Un^S)1 1 . TonS 书 r I E(s) IdL (s) R Ud0(s)? 1/R s) ■ Uc(s) +. ASR ACR TSs -1 Ts-1 Tois -1 |电流环 Tms Ks Ce n(s) a 图2-1双闭环调速系统的动态结构框图 双闭环调速系统的实际动态结构框图如图 2-10由于电流检测信号中常含有交流分 量，为了不使它影响到调节器的输入，需要加低通滤波。这样的滤波环节传递函数可用 一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数Toi按需要选定，以滤平电流检测信号为准。然而, 在抑制交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用， 在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。其意义是让 给定信号和反馈信号经过相同的延时，使得二者在时间上恰好的配合。 由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数 用Ton表示。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入时间常数 Ton的给定滤 波环节。 三.电流调节器的设计 电流环结构框图的化简 在图2-1点划线框的电流环中，反电动势与电流反馈的作用相互交叉，这将给设计工 作带来麻烦。实际上，反电动势与转速成正比，它代表转速对电流环的影响。在一般情 况下，系统的电磁时间常数T远小于机电时间常数Tm,因此，转速的变化往往比电流变 化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可 以认为反电动势基本不变，即EE^Q,这样，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考 虑反电动势变化的动态影响，得到的电流环的近似结构框图如图 3-1。 U「(s) 1T U「(s) 1 ToiS+1 Id(s) -I . Tois 1 图3-1忽略反电动势的动态影响 如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成 U「(s)/P,则电流环便等效成单位负反馈系统，如图 3-2。 图3-2 图3-2等效成单位负反馈系统 按表3-1,可知三相桥式电路的平均失控时间 Ts = 0.0017s,由题意可知Toi = 0.001s, T =0.015s。Ts和Toi比Ti小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其 时间常数为： T￡=Ts+Toi (3-1) 则电流环结构框图最终简化成图3-3。 表3-1各种整流电路白^失控时间 （f = 50HZ） 整流电路形式 最大失控时间Tsmax/mS 平均失控时间Ts/ms 单相半波 20 10 单相桥式（全波） 10 5 三相半波 6.67 3.33 三相桥式、六相半波 3.33 1.67 图3-3 图3-3小惯性环节近似处理 电流调节器结构的选择 图3-3表明，电流环的控制对象是双惯性的，要校正成典型I型系统，显然