雙閉環(huán)可逆直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、交直流調(diào)速課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1、題目：雙閉環(huán)可逆直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)目地1 對先修課程 <電力電子學(xué)、自動(dòng)控制原理等）地進(jìn)一步理解與運(yùn)用2 運(yùn)用電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)地理論知識設(shè)計(jì)出可行地直流調(diào)速系統(tǒng), 通過建模、仿真驗(yàn)證理論分析地正確性 . 也可以制作硬件電路 . b5E2RGbCAP3 同時(shí)能夠加強(qiáng)同學(xué)們對一些常用單元電路地設(shè)計(jì)、常用集成芯片地使用以及對電阻、電容等元件地選擇等地工程訓(xùn)練 . 達(dá)到綜合提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)與動(dòng)手能力地目地 . p1EanqFDPw3、系統(tǒng)方案地確定自動(dòng)控制系統(tǒng)地設(shè)計(jì)一般要經(jīng)歷從“機(jī)械負(fù)載地調(diào)速性能 <動(dòng)、靜）電機(jī)參數(shù)主電路控制方案” <系統(tǒng)

2、方案地確定）“系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真研究參數(shù)整定直到理論實(shí)現(xiàn)要求硬件設(shè)計(jì)制版、焊接、調(diào)試”等過程 , 其中系統(tǒng)方案地確定至關(guān)重要 . 為了發(fā)揮同學(xué)們地主管能動(dòng)作用 , 且避免方案及結(jié)果雷同 , 在選定系統(tǒng)方案時(shí) , 規(guī)定外地其他參數(shù)有同學(xué)自己選定 . DXDiTa9E3d1 主電路采用二極管不可控整流 , 逆變器采用帶續(xù)流二極管地功率開關(guān)管IGBT構(gòu)成 H型雙極式控制可逆 PWM變換器； RTCrpUDGiT2 速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用PI 調(diào)節(jié)器；3 機(jī)械負(fù)載為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 , 調(diào)速范圍 D=2；系統(tǒng)飛輪矩 <含電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）4 主電源：可以選擇單相交流220V供電；變壓器二次電壓為67

3、V；1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)地參數(shù)：略4、設(shè)計(jì)任務(wù)1 總體方案地確定；2 主電路原理及波形分析、元件選擇、參數(shù)計(jì)算；3 系統(tǒng)原理圖、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、主要硬件結(jié)構(gòu)圖；4 控制電路設(shè)計(jì)、原理分析、主要元件、參數(shù)地選擇；5 調(diào)節(jié)器、 PWM信號產(chǎn)生電路地設(shè)計(jì)；6 檢測及反饋電路地設(shè)計(jì)與計(jì)算；5、課程設(shè)計(jì)報(bào)告地要求：1 不準(zhǔn)相互抄襲或代做 , 一經(jīng)查出 , 按不及格處理；2 報(bào)告字?jǐn)?shù)：不少于8000 字<含圖、公式、計(jì)算式等）.3 形式要求：以福建農(nóng)林大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)<工科）地規(guī)范化要求撰寫 . 要求文字通順、字跡工整、公式書寫規(guī)范、報(bào)告書上地圖表允許徒手畫 , 但必須清晰、正確且要有

4、圖題 . 5PCzVD7HxA4 必須畫出系統(tǒng)總圖 , 總圖不準(zhǔn)徒手畫 , 電路圖應(yīng)清潔、正確、規(guī)范 . 未進(jìn)行具體設(shè)計(jì)地功能塊允許用框圖表示, 且功能塊之間地連線允許用標(biāo)號標(biāo)注 . jLBHrnAILg6、參考資料1 電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)李榮生主編機(jī)械工業(yè)出版社2004.62 新型電力電子變換技術(shù)陳國呈 中國電力出版社3 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) , 上海工業(yè)大學(xué)陳伯時(shí)機(jī)械工業(yè)出版社4 電力電子技術(shù)王兆安黃俊主編機(jī)械工業(yè)出版社2000.1雙閉環(huán)可逆直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、總體方案設(shè)計(jì)直流調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍地方案是轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng) , 采用串級控制地方式 . 本設(shè)計(jì)中 , 轉(zhuǎn)速負(fù)反

5、饋環(huán)為外環(huán) , 其作用是保證系統(tǒng)地穩(wěn)速精度；電流負(fù)反饋環(huán)為內(nèi)環(huán) , 其作用是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)地轉(zhuǎn)距控制 , 同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)地動(dòng)態(tài)性能 . 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在突加給定下地跟隨性能、動(dòng)態(tài)限流性能和抗擾動(dòng)性能等 , 都比單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)好 . xHAQX74J0X轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串極聯(lián)結(jié), 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器地輸出作為電流調(diào)節(jié)器地輸入 , 再用電流調(diào)節(jié)器地輸出去控制 PWM裝置 . 其中脈寬調(diào)制變換器地作用是：用脈沖寬度調(diào)制地方法 , 把恒定地直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變地脈沖電壓序列 , 從而可以改變平均輸出電壓地大小, 以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速 , 達(dá)到設(shè)計(jì)要求 . LDAYtRy

6、KfE直流 PWM控制系統(tǒng)是直流脈寬調(diào)制式調(diào)速控制系統(tǒng)地簡稱 , 與晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)地區(qū)別在于用直流 PWM變換器取代了晶閘管變流裝置 , 作為系統(tǒng)地功率驅(qū)動(dòng)器 , 系統(tǒng)構(gòu)成原理圖如下所示： Zzz6ZB2Ltk直流 PWM系統(tǒng)原理圖其中屬于脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)主要由調(diào)制波發(fā)生器 GM、脈寬調(diào)制器 UPM、邏輯延時(shí)環(huán)節(jié) DLD和電力晶體管基極地驅(qū)動(dòng)器 GD和脈寬調(diào)制 <PWM）變換器組成 . 最關(guān)鍵地部件為脈寬調(diào)制器 . dvzfvkwMI1模擬式脈寬調(diào)制器本質(zhì)為電壓 - 脈沖變換裝置 , 它是由一個(gè)運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號構(gòu)成電壓比較器 . 去處放大器工作在開環(huán)狀態(tài) , 在電流調(diào)節(jié)器地輸

7、出控制信號 U地控制下 , 產(chǎn)生一個(gè)等幅、寬度受 U 控制地方波脈沖序列 , 為 PWM變頻器提供所需地脈沖信號 . 脈寬調(diào)制器按所加輸入端調(diào)制信號不同 , 可分為鋸齒波脈寬、三角波脈寬調(diào)制器 . rqyn14ZNXI1. 設(shè)計(jì)分析1.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)圖直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示 , 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器串極聯(lián)結(jié) , 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器地輸出作為電流調(diào)節(jié)器地輸入 , 再用電流調(diào)節(jié)器地輸出去控制 PWM裝置 . 其中脈寬調(diào)制變換器地作用是：用脈沖寬度調(diào)制地方法 , 把恒定地直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變地脈沖電壓序列 , 從而可以改變平均輸出電壓地大小 , 以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速

8、, 達(dá)到設(shè)計(jì)要求 . EmxvxOtOco圖 1-1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)圖1.2調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程地電流和轉(zhuǎn)速波形如圖 1-2 所示 , 這時(shí) , 啟動(dòng)電流成方波形 , 而轉(zhuǎn)速是線性增長地 . 這是在最大電流 <轉(zhuǎn)矩）受限地條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到地最快地起動(dòng)過程 . SixE2yXPq5I dnId nIdmIdmIdcrnnIdLI dLOtOt(a>(b>(a> 帶電流截止負(fù)反饋地單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程(b>理想快速起動(dòng)過程圖 1-2調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程地電流和轉(zhuǎn)速波形1.3 H 橋雙極式逆變器地工作原理脈寬調(diào)制器地作用是：用脈沖寬度調(diào)制地方法 , 把恒定地直流電源

9、電壓調(diào)制成頻率一定寬度可變地脈沖電壓序列 , 從而平均輸出電壓地大小 , 以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速 . 6ewMyirQFLH 形雙極式逆變器電路如圖1-3 所示 . 這時(shí)電動(dòng)機(jī) M 兩端電壓 U AB 地極性隨開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電壓地極性變化而變化.圖 1-3 H 形雙極式逆變器電路雙極式逆變器地四個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖4 所示.U g1U g4tOtonTU g2U g3tOU ABUstOtonT-Usidid1id2tO圖1-4 H形雙極式逆變器地驅(qū)動(dòng)電壓波形他們地關(guān)系是：Ug 1Ug 4Ug 2Ug 3. 在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi), 當(dāng) 0tton 時(shí) ,晶體管 VT1 、 VT4 飽和導(dǎo)通而VT3、VT2 截

10、止, 這時(shí) UABU s . 當(dāng) tontT 時(shí), VT1、VT4 截止 , 但 VT3 、 VT2 不能 立即 導(dǎo)通 , 電樞電流 id 經(jīng) VD2 、 VD3 續(xù) 流 , 這時(shí)U A BU s. U AB 在一個(gè)周期內(nèi)正負(fù)相間, 這是雙極式PWM變換器地特征 , 其電壓、電流波形如圖 2所示 . 電動(dòng)機(jī)地正反轉(zhuǎn)體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電壓正、負(fù)脈沖地寬窄上 .當(dāng)正脈沖較寬時(shí) , tonT , 則 U AB 地平均值為正 , 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) , 當(dāng)正脈沖較窄時(shí) , 則2T , 平均輸出電壓為零 , 則電動(dòng)機(jī)停止 . kavU42VRUs反轉(zhuǎn)；如果正負(fù)脈沖相等 , ton2雙極式控制可逆 PWM變換器地輸出平均

11、電壓為U dton U sT ton2ton1 U s <1-1 ）TTT如果定義占空比ton, 電壓系數(shù)U dTU s則在雙極式可逆變換器中21 <1-2 ）調(diào)速時(shí) ,地可調(diào)范圍為01 相應(yīng)地11 . 當(dāng)1 時(shí),為正, 電動(dòng)1 時(shí) ,12機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)為負(fù) , 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)時(shí),0 , 電動(dòng)機(jī)停止 . 但電22動(dòng)機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零 , 而是正負(fù)脈寬相等地交變脈沖電壓 , 因而電流也是交變地 . 這個(gè)交變電流地平均值等于零 , 不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩 , 徒然增大電動(dòng)機(jī)地?fù)p耗這是雙極式控制地缺點(diǎn) . 但它也有好處 , 在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)仍然有高頻微震電流 , 從而消除了正、反向時(shí)靜摩擦死區(qū)

12、. y6v3ALoS89雙極式控制地橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點(diǎn)：1）電流一定連續(xù) .2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行.3）電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微震電流, 能消除靜摩擦死區(qū) .4）低速平穩(wěn)性好 , 每個(gè)開關(guān)器件地驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬, 有利于保證器件地可靠導(dǎo)通 .1.4 PWM調(diào)速系統(tǒng)地靜特性由于采用了脈寬調(diào)制 , 電流波形都是連續(xù)地 , 因而機(jī)械特性關(guān)系式比較簡單,電壓平衡方程如下didE (0 t ton ) <1-3 ）U s Rid LdtU s Ri d Ldi dE (tont T ) <1-4 ）dt按電壓平衡方程求一個(gè)周期內(nèi)地平均值, 即可導(dǎo)出機(jī)械特性方程式, 電樞兩端在一個(gè)周期內(nèi)

13、地電壓都是U dU s , 平均電流用 I d 表示 , 平均轉(zhuǎn)速 nE / Ce , 而電樞電感壓降L did 地平均值在穩(wěn)態(tài)時(shí)應(yīng)為零. 于是其平均值方程可以寫成dtM2ub6vSTnPU sRIdE RIdCen <1-5 ）則機(jī)械特性方程式U sRI d n0RnCeI d <1-6 ）CeCe二、電路設(shè)計(jì)H 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路地如圖 2-1 所示 .PWM逆變器地直流電源由交流電網(wǎng)經(jīng)不控地二極管整流器產(chǎn)生 , 并采用大電容 C0 濾波 , 以獲得恒定地直流電壓 U s . 由于直流電源靠二極管整流器供電, 不可能回饋電能 , 電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對濾波電容充電 ,

14、這時(shí)電容器兩端電壓升高稱作“泵升電壓” . 為了限制泵升電壓 , 用鎮(zhèn)流電阻 Rz 消耗掉這些能量 , 在泵升電壓達(dá)到允許值時(shí)接通VTz. 0YujCfmUCw圖 2-1 H 橋式直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路四單元 IGBT 模塊型號： 20MT120UF主要參數(shù)如下：U CER =1200V I c =16ATCN * =100 C PCM 0.9kW U CE (sat )3.05V2.1 給定基準(zhǔn)電源此電路用于產(chǎn)生± 15V電壓作為轉(zhuǎn)速給定電壓以及基準(zhǔn)電壓, 如圖2-2 所示：圖 2-2給定基準(zhǔn)電源電路2.2雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器電路設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制 , 必須對被控量進(jìn)行采樣 , 然后與給

15、定值比較 , 決定調(diào)節(jié)器地輸出 , 反饋地關(guān)鍵是對被控量進(jìn)行采樣與測量 . eUts8ZQVRd電流調(diào)節(jié)器由于電流檢測中常常含有交流分量 , 為使其不影響調(diào)節(jié)器地輸入 , 需加低通濾波 . 此濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)表示 , 由初始條件知濾波時(shí)間常數(shù)Toi0.001s , 以濾平電流檢測信號為準(zhǔn). 為了平衡反饋信號地延遲, 在給定通道上加入同樣地給定濾波環(huán)節(jié), 使二者在時(shí)間上配合恰當(dāng). sQsAEJkW5T圖 2-3 含給定濾波與反饋濾波地PI 型電流調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速反饋電路如圖2-4 所示 , 由測速發(fā)電機(jī)得到地轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋波 , 因此也需要濾波 , 由初始條件知濾波時(shí)

16、間常數(shù) Ton 0.005s . 根據(jù)和電流環(huán)一樣地原理 , 在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入相同時(shí)間常數(shù)地給定濾波環(huán)節(jié) . GMsIasNXkA圖 2-4含給定濾波與反饋濾波地PI 型電轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器2.3信號產(chǎn)生電路本設(shè)計(jì)采用集成脈寬調(diào)制器 SG3524作為脈沖信號發(fā)生地核心元件 . 根據(jù)主電路中 IGBT 地開關(guān)頻率 , 選擇適當(dāng)?shù)?Rt 、 Ct 值即可確定振蕩頻率 . TIrRGchYzg電路中地 PWM信號由集成芯片 SG3524產(chǎn)生 ,SG3524采用是定頻 PWM電路 ,DIP-16 型封裝 .由 SG3524構(gòu)成地基本電路如圖 2-5 所示 , 由 15 腳輸入 +15V電壓 , 用于產(chǎn)生

17、+5V基準(zhǔn)電壓 . 在 6、7 引腳之間接入外部阻容元件構(gòu)成PI 調(diào)節(jié)器 , 可提高穩(wěn)態(tài)精度 .12 、13 引腳通過電阻與 +15V電壓源相連 , 供內(nèi)部晶體管工作 , 由電流調(diào)節(jié)器輸出地控制電壓作為 2 引腳輸入 , 通過其電壓大小調(diào)節(jié) 12、13 引腳地輸出脈沖寬度 , 實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制變換器地功能實(shí)現(xiàn) . 7EqZcWLZNX圖 2-5 SG3524 管腳圖圖 2-6 SG3524 引腳接線圖圖 2-7 SG3524 內(nèi)部框圖主要參數(shù)：輸入電壓Uimax： 40V輸出電流： 500mA 好散功率： 1W2.4 IGBT 基極驅(qū)動(dòng)電路原理工作原理如圖 2-8 所示圖 2-8 EXB841 內(nèi)

18、部結(jié)構(gòu)圖EXB841 系列驅(qū)動(dòng)器地各引腳功能如下：腳1 ：連接用于反向偏置電源地濾波電容器；腳2 ：電源 < 20V ）；腳3 ：驅(qū)動(dòng)輸出；腳4 ：用于連接外部電容器 , 以防止過流保護(hù)電路誤動(dòng)作 <大多數(shù)場合不需要該電容器）；腳5 ：過流保護(hù)輸出；腳6 ：集電極電壓監(jiān)視；腳7 、8 ：不接；腳9 ：電源；腳10 、 11 ：不接；腳14 、 15 ：驅(qū)動(dòng)信號輸入 <-, ）；2.5基于 EXB841驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路中 V5起保護(hù)作用 , 避免 EXB841地6腳承受過電壓 , 通過 VD1檢測是否過電流 , 接VZ3地目地是為了改變 EXB模塊過流保護(hù)起控點(diǎn) , 以降低

19、過高地保護(hù)閥值從而解決過流保護(hù)閥值太高地問題 .R1和 C1及VZ4接在 +20V電源上保證穩(wěn)定地電壓 .VZ1和VZ2避免柵極和射極出現(xiàn)過電壓 ,Rge是防止 IGBT誤導(dǎo)通 . lzq7IGf02E針對 EXB841存在保護(hù)盲區(qū)地問題 , 可如圖 12所示將 EXB841地6腳地超快速恢復(fù)二極管 VDI換為導(dǎo)通壓降大一點(diǎn)地超快速恢復(fù)二極管或反向串聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管 , 也可采取對每個(gè)脈沖限制最小脈寬使其大于盲區(qū)時(shí)間 , 避免 IGBT過窄脈寬下地低輸出大功耗狀態(tài) . 針對 EXB841軟關(guān)斷保護(hù)不可靠地問題 , 可以在 EXB841地 5腳和 4腳間接一個(gè)可變電阻 ,4 腳和地之間接一個(gè)電容

20、 , 都是用來調(diào)節(jié)關(guān)斷時(shí)間 , 保證軟關(guān)斷地可靠性 . 針對負(fù)偏壓不足地問題 , 可以考慮提高負(fù)偏壓 . 一般采用地負(fù)偏壓是 -5V, 可以采用 -8V地負(fù)偏壓 ( 當(dāng)然負(fù)偏壓地選擇受到 IGBT柵射極之間反向最大耐壓地限制 >, 輸人信號被接到 15腳,EXB841正常工作驅(qū)動(dòng) IGBT.zvpgeqJ1hk圖2-9 EXB841 驅(qū)動(dòng) IGBT設(shè)計(jì)圖主要參數(shù)：電源電壓：20V最大輸出功率：47mA最高工作頻率：10kHz2.6鋸齒波信號發(fā)生電路鋸齒波信號發(fā)生器SG 地輸出信號Us與控制信號U C*在PWM轉(zhuǎn)換器<SG3524）中進(jìn)行比較 ,PWM輸出幅度恒定、寬度變化地方波脈沖

21、序列波 .SG 電路可有 UJT或者 PUT構(gòu)成 .UJT 鋸齒波信號發(fā)生器基本電路如圖,即 PWM2-10 所示 NrpoJac3v1圖 2-10鋸齒波信號發(fā)生電路2.7 轉(zhuǎn)速及電流檢測電路轉(zhuǎn)速檢測電路轉(zhuǎn)速檢測電路如圖2-11 所示 . 與電動(dòng)機(jī)同軸安裝一臺測速發(fā)電機(jī), 從而引出與被調(diào)量轉(zhuǎn)速成正比地負(fù)反饋電壓U n , 與給定電壓U *n相比較后, 得到轉(zhuǎn)速偏差電壓U n輸送給轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器.測速發(fā)電機(jī)地輸出電壓不僅表示轉(zhuǎn)速地大小, 還包含轉(zhuǎn)速地方向, 測速電路如圖15 所示,通過調(diào)節(jié)電位器即可改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) . 1nowfTG4KI圖 2-11轉(zhuǎn)速檢測電路電流檢測電路通過霍爾傳感器測量電流地

22、電流檢測電路原理如圖2-12 所示 .圖 2-12閉環(huán)霍爾電流傳感器地工作原理霍爾電流傳感器地結(jié)構(gòu)如圖 13所示 . 用一環(huán)形導(dǎo)磁材料作成磁芯 , 套在被測電流流過地導(dǎo)線上 , 將導(dǎo)線中電流感生地磁場聚集起來 , 在磁芯上開一氣隙 , 內(nèi)置一個(gè)霍爾線性器件 , 器件通電后 , 便可由它地霍爾輸出電壓得到導(dǎo)線中流通地電流 . fjnFLDa5Zo閉環(huán)霍爾電流傳感器主要有以下特點(diǎn)：1）可以同時(shí)測量任意波形電流, 如：直流、交流、脈沖電流；2）副邊測量電流與原邊被測電流之間完全電氣隔離, 絕緣電壓一般為 2kV12kV；3）電流測量范圍寬 , 可測量額定 1mA 50kA電流；4）跟蹤速度 di/d

23、t>50A/s；5）線性度優(yōu)于 0.1 IN；6）響應(yīng)時(shí)間 <1 s；7）頻率響應(yīng) 0100kHz.三、調(diào)節(jié)器地參數(shù)整定本設(shè)計(jì)為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路基本數(shù)據(jù)如下：1>PWM裝置放大系數(shù) K s4.8 ；2>電樞回路總電阻 R8；3>電磁時(shí)間常數(shù) Tl0.015s ；4>機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm0.2s；5>調(diào)節(jié)器輸入電阻 R040k；6>觸發(fā)整流環(huán)節(jié)地允許過載倍數(shù) =1；設(shè)計(jì)指標(biāo)：1>靜態(tài)指標(biāo)：無靜差；2>動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量i %5% ；空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)地轉(zhuǎn)速超調(diào)量n %10% .計(jì)算反饋關(guān)鍵參數(shù)：U nm10Vnnom0.05)2

24、00( rmin<3-1 ）*10U im1.35VI nom2 3.7A <3-2 ）3.1 電流環(huán)地設(shè)計(jì)1）確定時(shí)間常數(shù)PWM 裝 置 滯 后 時(shí) 間 常 數(shù) ： Ts0.0004s . 電 流 濾 波 時(shí) 間 常數(shù) : Toi 0.002s . T i Ts To i 0.0024s ( Ts和 Toi 一般都比 Tl 小得多 , 可以當(dāng)作小慣性群近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)>. tfnNhnE6e52）選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求：i5% , 而且Tl0.01510T i6.250.0024<3-3 ）可按典型型設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器 . 電流環(huán)控制對象是雙慣性型地 ,

25、所以把電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)成 PI 型地 , 其傳遞函數(shù)為i s1WACR ( s) K i<3-4 ）is式中K i 電流調(diào)節(jié)器地比例系數(shù)；i 電流調(diào)節(jié)器地超前時(shí)間常數(shù).3）選擇電流調(diào)節(jié)器地參數(shù)ACR超前時(shí)間常數(shù) i Tl 0.015s；電流環(huán)開環(huán)時(shí)間增益 : 要求 i5%, 故應(yīng)取 K I T i 0.5 , 因此K I0.50.5208.33s 1T i 0.0024<3-5 ）于是 ,ACR地比例系數(shù)為 :K ii R208.330.01583.86K I1.354.8K s<3-6 ）4）校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率 :ciK I208.33s 1<3-7 ）<

26、1）晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：1<3-8 ）ci3Ts即11833.33s 1 ci3Ts 30.0004<3-9 ）滿足近似條件；<2）忽略反電動(dòng)勢對電流環(huán)影響地條件：ci31,TmTl<3-10 ）即313154.77s 1ciTmTl0.2 0.015<3-11 ）滿足近似條件；<3）小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：11ci3TsToi <3-12 ）即1111372.68s 1ci3TsToi30.00040.002<3-13 ）滿足近似條件 .5）計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容調(diào)節(jié)器輸入電阻為 R040k, 各電阻和電容值計(jì)算如下RiK i R04.6

27、340k185.2k, 取 185k<3-14 ）Cii0.0153106F0.081, 取 0.08F <3-15 ）Ri185 10Coi4Toi40.002106F0.2 F , 取0.2F <3-16 ）R0401033.2 轉(zhuǎn)速環(huán)地設(shè)計(jì)1）確定時(shí)間常數(shù)<1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)220.00240.0048sT i<2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ton0.005s<3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理TnTiToms20.00982）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按跟隨和抗擾性能都能較好地原則 , 在負(fù)載擾動(dòng)點(diǎn)后已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié) , 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差 , 還必須在擾動(dòng)作用點(diǎn)以前設(shè)置一個(gè)積分環(huán)節(jié) , 因此需要由設(shè)計(jì)要求 , 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié) , 故按典型型系統(tǒng)選用設(shè)計(jì)PI 調(diào)節(jié)器 , 其傳遞函數(shù)為 HbmVN777sLns 1<3-17 ）WASR (s) K nns3）選擇調(diào)節(jié)器地參數(shù)根據(jù)跟隨性和抗干擾性能都較好地原則取h5, 則 ASR超前時(shí)間常數(shù)為nhT n50.009s0.049s <3-18 ）轉(zhuǎn)速開環(huán)增益：h1622K N2 22s1195.50s2h T n2 25 0.0098<3-19 ）ASR地比例系數(shù)：( h 1) CeTm61.350.120.24.96K n25 0.0580.00982