直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、實(shí)訓(xùn)報(bào)告課程名稱:專業(yè)實(shí)訓(xùn)自動(dòng)化班 級(jí)： 103031學(xué) 號(hào):10303104姓名：徐紅穎指導(dǎo)教師:王艷秋成績(jī):完成日期：2014年1月9日任務(wù)書題目：直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：?jiǎn)伍]環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（一）主回路方案確定主要電氣設(shè)備的計(jì)算和選擇：1、整流變壓器的計(jì)算2、晶閘管整流元件：電壓定額、電流定額計(jì)算。3、系統(tǒng)各主要保護(hù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)：快速熔斷器計(jì)算選擇、阻容保護(hù)計(jì)算選擇計(jì)算（二）控制回路選擇反饋元件的選擇，調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)（三）畫出閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖（四）撰寫設(shè)計(jì)說明書（報(bào)告）設(shè)計(jì)環(huán)境：主要由主電路和控制電路組成，主電路由開關(guān)，交流接觸器，晶閘管整流裝 置，保

2、護(hù)器件，直流電動(dòng)機(jī)和測(cè)速裝置組成，控制電路主要由運(yùn)算放大器構(gòu)成的控 制器組成。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：1、使學(xué)生進(jìn)一步熟悉和掌握閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理，了解工程設(shè)計(jì)的基本 方法和步驟。2、熟練掌握主電路結(jié)構(gòu)選擇方法，主電路元器件的選型計(jì)算方法。3、熟練掌握過電壓、過電流保護(hù)方式的配置及其計(jì)算。4、掌握電流、速度調(diào)節(jié)器的典型設(shè)計(jì)方法。5、掌握電氣系統(tǒng)線路圖繪制方法。6掌握撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告的方法。1 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)來說， 轉(zhuǎn)速是輸出量， 一般我們引入的是轉(zhuǎn)速負(fù)反 饋構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)是在電動(dòng)機(jī)上安裝一臺(tái)測(cè)速電機(jī)TG,引出和輸出量轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)反饋電壓 Un,和轉(zhuǎn)速給定電壓U

3、a*進(jìn)行比較，得到 偏差電壓 Ua經(jīng)過放大器A,產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)或觸發(fā)裝置的控制電壓 Uct,與控制電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速， 組成了反饋控制的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 在單閉環(huán)系統(tǒng)中， 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)使用 較多。而一般采用的比例調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)還是有靜差， 為了消除靜差， 可用積 分調(diào)節(jié)器替代比例調(diào)節(jié)器。反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是如果要想維持系統(tǒng)中的某個(gè)物理量基本不變， 就要引 用該量的負(fù)反饋信號(hào)去與恒量給定相比較， 組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。 對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)來 說，如果想提高靜態(tài)指標(biāo)， 就得提高靜特性硬度， 也就是希望轉(zhuǎn)速在負(fù)載電流變 化時(shí)或受到擾動(dòng)時(shí)基本不變。 要想維持轉(zhuǎn)速這一物理量不變化， 最有效和最直接 的方法就是采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)

4、成轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。1.1 主電路設(shè)計(jì)直流調(diào)速系統(tǒng)電路的組成主要由主電路和控制電路兩大部分組成， 知道了電 路組成的兩大部分后， 就應(yīng)該確定主電路的接線方式和系統(tǒng)的控制方案。 整流變 壓器由變壓部分和整流部分組成， 其變壓部分將電網(wǎng)電壓降壓并變成穩(wěn)定的交流 電，整流部分將變壓后的交流電整流為恒定 40V 的直流電壓供給直流電動(dòng)機(jī)的 勵(lì)磁回路，整流變壓器變壓后的交流電兩端另接一個(gè)單相橋式全控整流電路， 輸 出的可調(diào)直流電加在直流電動(dòng)機(jī)的電樞回路。 保護(hù)環(huán)節(jié)采用的是過電壓保護(hù)的一 種- 阻容吸收，將其并聯(lián)在整流變壓器二次側(cè)起到保護(hù)電路的作用。主電路的設(shè)計(jì)需要準(zhǔn)備的資料：1 單相整流模塊： MZKD

5、-ZL-50 了解其功能，技術(shù)參數(shù)，電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外部接法，控制線管腳接法，安裝說明2電機(jī)參數(shù)：直流電機(jī)，額定電壓 24V，額定電流6A，勵(lì)磁電壓24V，最 大允許電流50A，了解電機(jī)不同的接線形式，重點(diǎn)掌握電機(jī)他激（并激）方式的 接線方法。3 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的檢測(cè)器：光電編碼器（ E6B2-C）了解輸出方式，接線方式主電路的參數(shù)計(jì)算包括：整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算，晶閘管整流元件參數(shù) 計(jì)算機(jī)器件選擇，保護(hù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。I. 1.1整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算第一，在進(jìn)行變壓器的參數(shù)計(jì)算之前，應(yīng)要先確定負(fù)載電氣的直流電壓和電 流，確定交流設(shè)備的主電路接線形式和電網(wǎng)電壓。再計(jì)算次級(jí)電壓U2，U2數(shù)值

6、的選擇不可用過高也不可過小。第二，在進(jìn)行整流變壓器的參數(shù)計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)整流電路的型式和負(fù)載所 需要的整流電壓Ud和整流電流Id，計(jì)算二次電壓U2,二次電流12和一次電流II, 接著計(jì)算其一次，二次容量 S1和S2及平均計(jì)算容量S。1二次側(cè)相電壓U2：變壓器二次側(cè)相電壓 U2的計(jì)算公式為：U2(1.21.5)Udmax/A其中，Udmax為最大整流輸出電壓(V)，R為整流變壓器內(nèi)阻和電抗器之 和 ( Q)，A為a =0時(shí)Ud與U2的比，見表1.1。表1.1幾種整流線路變壓器計(jì)算系統(tǒng)電路型式AC電路型式AC單相全波0.90.707三相半波1.170.866單相橋式0.90.707三相橋式2.34

7、0.52二次側(cè)相電流I2和一次側(cè)相電流I1對(duì)于不通型式的整流線路，變壓器二次，一次電流的有效值12、I1和負(fù)載電流Id的關(guān)系見表1.2。n為變壓器匝數(shù)比。二次側(cè)相電流I2 :I d / I 21 '|d |2 8A一次側(cè)相電流11 :U1 /U2 n I2/I1I1 I2/n 8 53.3/2201.94A3變壓器容量計(jì)算變壓器二次容量，一次容量，平均計(jì)算容量的公式為：S2mi? U 2123 m1U1I11S (S S2)24我組單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：直流電機(jī)，額定電壓20V,額定電流7A,勵(lì) 磁電壓20V，最大許電流40A。帶入計(jì)算公式得：ld /|21，|dI28A，u1/u2

8、 nl2/11丨1l2/n 853.3/2201.94AS1miU1l1220 1.94426.8WS2m?U 21253.38426.4WS （S1S2）/2426.6W1.1.2晶閘管整流元件參數(shù)計(jì)算機(jī)器件選擇晶閘管整流元件計(jì)算公式：Itn (1.52)KJd(ld最大負(fù)載電流)Utn (23)UtmRn u tn 1 tnUtn和Kfb的值，見表1.1.2。表1.2幾種晶閘管整流元件計(jì)算系統(tǒng)A/ u TM0.9/ .2U 2單相Kfb :0.45A/ U TM2.34/ “6U2三相Kfb :0.368Utn （23） Utm 2、2 53.3 150.73VItn （1.5 2）Kfb

9、 l dmax 2 0.4 6048APtn Utn Itn 150.73 487235.04W1.1.3保護(hù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算1阻容保護(hù)電路為了防止系統(tǒng)內(nèi)部瞬間過電壓沖擊(主要為斷路器、接觸器開斷產(chǎn)生的操作過電壓），過流，浪涌等對(duì)重要電氣設(shè)備的損傷，就要增加保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，通 常的電路保護(hù)的方法有過壓保護(hù)和過流保護(hù)。 阻容保護(hù)是屬于過壓保護(hù)的常見一 個(gè)方法，它是將合適的電阻和電容串聯(lián)之后并聯(lián)在電路中以達(dá)到保護(hù)電路的作 用，可將阻容保護(hù)置裝放在變壓器的二次側(cè)或直流側(cè)，也可以并聯(lián)在整流元件兩端。此外，壓敏電阻也是一種常見的過壓保護(hù)， 并聯(lián)在保護(hù)器件兩端起到保護(hù)的 作用。在三相整流電路交流側(cè)有星型連

10、接和角型連接。熔斷器屬于過電流保護(hù)， 串聯(lián)在電路中使用。阻容吸收電路的參數(shù)計(jì)算根據(jù)變壓器鐵芯磁場(chǎng)釋放出來的能量轉(zhuǎn)化為電容 器電場(chǎng)的能量為依據(jù)。由于電容兩端的電壓不能突變，所以可以有效的抑制尖峰 過電壓。串連電阻的目的是為了在能量轉(zhuǎn)化過程中能消耗一部分能量，并且抑制LC回路的振蕩。凡是超過晶閘管正常工作的電壓即承受的最大峰值電壓的都算過電壓。產(chǎn)生過壓的原因是電路中電感元件聚集的能量驟然釋放或是外界侵入電路的大量電 荷累積。按過壓保護(hù)的部位來分，有交流側(cè)保護(hù)，直流側(cè)保護(hù)和元件保護(hù)。元件 保護(hù)主要是通過阻容吸收電路。阻容吸收電路的參數(shù)計(jì)算式根據(jù)變壓器鐵芯磁場(chǎng) 釋放出來的能量轉(zhuǎn)化為電容器電場(chǎng)的能量存儲(chǔ)

11、起來為依據(jù)的。由于電容兩端的電壓不能突變，所以可以有效的抑制尖峰過電壓。串阻的目的是為了在能量轉(zhuǎn)化過 程中能消耗一部分能量，并且抑制 LC回路的振蕩。以過電壓保護(hù)的部位來分， 有交流側(cè)過壓保護(hù)、直流側(cè)過電壓保護(hù)和器件兩端的過電壓保護(hù)三種。圖1.1交流側(cè)過壓保護(hù)iC2VT1sjTR：2圖1.3晶閘管兩端的電壓保護(hù)交流側(cè)過電壓保護(hù)的計(jì)算阻容保護(hù)if% 104uk%5102C 6if%S/U26 5 426.6 53.3 53.3 4.5 FR (2.3U22/S). Uk%/if%2.3 53.32 /426.615.32Ic 2 fcUc 10 66 2Ic 250 4.5 60 108.478

12、 10 ApR (34) IC2R 4 0.084782 15.320.44W2過流保護(hù)過電流保護(hù)：過電流保護(hù)就是當(dāng)電流超過預(yù)定最大值時(shí)， 使保護(hù)裝置動(dòng)作的 一種保護(hù)方式。當(dāng)流過被保護(hù)原件中的電流超過預(yù)先整定的某個(gè)數(shù)值時(shí)， 保護(hù)裝 置啟動(dòng)，并用時(shí)限保證動(dòng)作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報(bào)警信號(hào)。采用快速 熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過流保護(hù)措施。3器件保護(hù)由于晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過電流時(shí)，溫度就會(huì)急劇上升可能燒壞 PN結(jié)，造成元件內(nèi)部短路或開路。晶閘管發(fā)生過電流的原因主要有：負(fù)載端過 載或短路；某個(gè)晶閘管被擊穿短路，造成其他元件的過電流；觸發(fā)電路工作不正 ?；蚴芨蓴_，使晶

13、閘管誤觸發(fā)，引起過電流。晶閘管允許在短時(shí)間內(nèi)承受一定的 過電流，所以過電流保護(hù)作用就在于當(dāng)過電流發(fā)生時(shí)， 在允許的時(shí)間內(nèi)將過電流 切斷，以防止元件損壞。晶閘管過電流的保護(hù)措施有下列幾種： 快速熔斷器：普通熔斷絲由于熔斷時(shí)間長(zhǎng)，用來保護(hù)晶閘管很可能在晶閘管燒壞 之后熔斷器還沒有熔斷，這樣就起不了保護(hù)作用，因此必須采用專用于保護(hù)晶閘 管的快速熔斷器?？焖偃蹟嗥饔玫氖倾y質(zhì)熔絲，在同樣的過電流倍數(shù)下，它可以 在晶閘管損壞之前熔斷，這是晶閘管過電流保護(hù)的主要措施。1.2控制電路設(shè)計(jì)1.2.1 LM331芯片工作原理LM331是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比較高的集成芯片,可用作精密頻率 電壓轉(zhuǎn)換器、A/D

14、轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長(zhǎng)時(shí)間積分器及其他相關(guān)器件。 LM331采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)低到4.0V電源 電壓下都有極高的精度。LM331的動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá)100dB，線性度好，最大非線 性失真小于0.01%，工作頻率低到0.1Hz時(shí)尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨 率可達(dá)12位;外接電路簡(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成V/F或F/V等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。LM331器件管腳圖及管腳功能CURRENT 1OUTPUT 1FWE肛丈E匕LI3刃IWPTTFRBOnHfcT 3OUTPUT-THRESHOLCD"C圖1.5 LM331器件

15、管腳圖引腳1 CO電流輸出端使用中，通過一個(gè)電阻與電容的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接地或用作V/f變換時(shí)與引腳6相連，接一個(gè)電阻與電容的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)到給定電壓設(shè)定端。引腳2 IREF參考電流輸入端通過一個(gè)可調(diào)電阻接地，該可調(diào)電阻設(shè)定內(nèi)部 的工作電流，所以電阻要采用穩(wěn)定的無感電阻，其溫漂更小。引腳3 fO頻率輸出端用作V/f變換器時(shí)該端接地，用作V/f變換器時(shí)，該端 通過一個(gè)電阻接VS或單獨(dú)的輸出電源后作為頻率輸出端。引腳4 GND地端作為整個(gè)系統(tǒng)工作地端，使用中與 VCC地相連。引腳5 R/C定時(shí)比較器時(shí)間設(shè)置端分別通過一個(gè)電阻和電容接VS地端。引腳6 THS輸入比較器門坎設(shè)置端用法參見引腳 1是說明。引腳7 CI

16、同相輸入比較器的輸入端使用中，用作V/f變換器時(shí)，通過一個(gè)電 容接地，同時(shí)通過一個(gè)電阻接輸入電壓；用作f / V變換時(shí)，通過一個(gè)電阻接VCC 的同時(shí)，通過一個(gè)電容接輸入頻率fl。引腳8VS工作電源端接用戶提供的正工作電源，為抗干擾，應(yīng)通過一個(gè)去 耦網(wǎng)絡(luò)到地。1.2.2 運(yùn)算放大器LM324運(yùn)算放大器工作原理：是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共同外， 四組運(yùn)放相互獨(dú)立。它有5個(gè)引出腳，其中“ +”“兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”“ V-”為正、負(fù)電源端，“V為輸出端中，Vi()為反相輸入端，表示運(yùn)算放出端 Vo的型號(hào)與該輸出

17、端的相位相反；Vi+ (+)為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 V 偶的信號(hào)也該輸入端的相位相同。LM324系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的四運(yùn)算放大器?？晒ぷ髟趩坞娫聪?，電壓范圍是 3.0V-32V或+16V。LM324的特點(diǎn)：1短跑保護(hù)輸出；2真差動(dòng)輸入級(jí)；3.可單電源工作：3V-32V 4低偏置電流： 最大100 nA (LM324A )； 5每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器；6.具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽?7.共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源；8.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列；9輸入端具有靜電保護(hù)功能。1.2.3光電編碼器光電編碼器E6B2_C光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成 脈沖或數(shù)字量的

18、傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光 柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng) 機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖 信號(hào)，通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90º的兩路脈沖信號(hào)。接線如圖1.7以下E6B2 主回路產(chǎn)弐橙松出信葺牒A軌自：編樹晞NPN 晶體管35mA 以下 DC30V DC5-5-24V+1540VGND圖1.7光電編碼器接線圖1.2.4無靜差調(diào)速要實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速

19、直流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)該是比例積分（PI）調(diào)節(jié)器。采用積分調(diào)節(jié)器，則控制電壓是轉(zhuǎn)速偏差電壓的積分，。當(dāng)是階躍函數(shù)時(shí)， 按線性規(guī)律增長(zhǎng)，每一時(shí)刻的大小和與橫軸所包圍的面積成正比。 對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng) 中的積分調(diào)節(jié)器，不是階躍函數(shù)，而是隨轉(zhuǎn)速不斷變化的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，隨 著轉(zhuǎn)速的升高，不斷減小，但積分作用使仍繼續(xù)增長(zhǎng)，只不過的增長(zhǎng)不再是線性 的了，每一時(shí)刻的大小仍和與橫軸所包圍的面積成正比。在動(dòng)態(tài)過程中，當(dāng)變化時(shí)，只要其極性不變，即只要仍是，積分調(diào)節(jié)器的輸出便一直增長(zhǎng)；只有達(dá)到， =0，才停止上升，而達(dá)到其終值。在這里，值得特別強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)=0時(shí)，并不是零，而是一個(gè)終值，如果不 再變化，這個(gè)終值便保持恒定而不

20、再變化，這是積分控制不同于比例控制的特點(diǎn)。 正因?yàn)槿绱?，積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。上邊從無靜差的角度突出表明了積分控制優(yōu)于比例控制的地方，但是從另一方面看，在控制的快速性上，積分控制卻又不如比例控制。同樣在階躍輸入作用 之下，比例調(diào)節(jié)器的輸出可以立即響應(yīng)，而積分調(diào)節(jié)器的輸出卻只能逐漸的變化， 如果既要穩(wěn)態(tài)精度高，又要?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)快，該怎么辦呢？只要把比例和積分兩種控 制結(jié)合起來就行了，這便是比例積分（PI）控制。125控制電路原理圖SSIC34 總 s hT31Tlo一呂E5一昌siuIs一貝一呂,uR9-(弟 疋14弐S=?F圖1.8控制電路原理圖2雙閉環(huán)直

21、流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能好，應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。 該系統(tǒng)是在單閉環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)后完成的。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)采用轉(zhuǎn) 速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無靜差。雙閉環(huán)直流繼 承了單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。2.1主電路設(shè)計(jì) 2.1.1整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算U,220VU2(1.2 1.5)Udmax/A 1.5 220/2.34141.03VK U 2/U1141.03/2200.64I2Id /1.22 733/1.22 600.81AI1KI 2 0.64 600.81 384.51AS1 m1U1I13 220 384.51253776.6S2

22、 m2U2I23 141.03 600.81 254196.70S (S1 S2)/2(253776.6254196.70)/2253986.652.1.2晶閘管整流元件參數(shù)計(jì)算機(jī)器件選擇晶閘管參數(shù)計(jì)算：額定電壓：Utn(2 3)Utm 2 .6 141.03 690.90V額定電流：ldmax IN 1.2 733879.6(為過載系數(shù))ITN (1.5 2)KftJdmax 1.5 0.368 879.6 485.53A額定功率：FTn Utn Itn 690.90 485.53335459.03W2.1.3 保護(hù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算if %是變壓器勵(lì)磁電流百分?jǐn)?shù)，取 410；UK %是變壓器

23、的短路比，取 510；S 是變壓器的平均容量。C 6i f %S/U 22 6 5 253986.65 /141.032 383.09 FR 2.3U22 /S 2.3 141.032 / 253986.65 0.18IC 2 fcUc 10 6IC 2 50 10.65 141.03 10 6 0.47A2PR (34)IC2RPR 4 0.472 0.093 821.7 10 4W2.1.4主電路圖<-R圖2.1主電路圖2.2 控制電路設(shè)計(jì)本組直流直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：功率 R=1.45KW，額定電壓Ue 220V，額定電 流Ic 6.5A，磁極對(duì)數(shù) P=1, nc 1500r/min ,

24、勵(lì)磁電壓220V，電樞繞組電阻 艮 3.7 ，主電路總電阻R=7.4 ，Ks 27 ,電磁時(shí)間常數(shù)Ti 0.033s，機(jī)電時(shí) 間常數(shù)Tm 0.26s，濾波時(shí)間常數(shù)To, 0.0031s，匚 0.01s，過載倍數(shù) =1.5, 電流給定最大值U*m=8V，速度給定最大值U*n=10V，B =0.77V/A a =0.007V/min2.2.1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器時(shí)， 首先考慮應(yīng)把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。 從穩(wěn)態(tài) 要去上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，采用 I 型系統(tǒng)就夠了。再 從動(dòng)態(tài)要求上看， 實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時(shí)有太大的超調(diào)， 以 保證電流在

25、動(dòng)態(tài)過程中部超過允許值， 而對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)抗擾作用只能是 次要的因素，為此，電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，即選用典型 I 型系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時(shí)， 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差， 在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前必須有一 個(gè)積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 中，由于在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有 了一個(gè)積分環(huán)節(jié)， 因此轉(zhuǎn)速開環(huán)傳遞函數(shù)贏共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)， 所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成 典型的 2 型系統(tǒng)，這要的系統(tǒng)同時(shí)也能滿足動(dòng)態(tài)擾動(dòng)性能好的要求。 至于其階躍 相應(yīng)超調(diào)量較大的問題， 那是按照線性系統(tǒng)理論計(jì)算的數(shù)據(jù)， 實(shí)際系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)器的飽和非線性性質(zhì)會(huì)師超調(diào)量大大降低。 由此可見 ASR 也應(yīng)該才用 PI 調(diào) 節(jié)器。2

26、.2.2 電流環(huán)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，超調(diào)量 5%1 確定時(shí)間常數(shù)1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)：Ts=0.0017s2）電流濾波時(shí)間常數(shù)：Toi 0.0026S3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和：T i Ts Toi 0.0043s2 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能3電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù):i Tl 0.023s電流環(huán)開環(huán)增益：要求5% KiT i 0.50.5T0.5 i0.00405 S1123 .5 s于是，ACR的比例系數(shù):Ki (165.34 0.023 8 1.3 7.7)/(68.4 10)0.4454校驗(yàn)近似條

27、件電流環(huán)截止頻率：1ci KI 165-34S1）校驗(yàn)晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件1/3Ts 1/3 0.0017196.1165.34 Wci滿足近似條件2）校驗(yàn)忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件3 ,1/Tm tL 3、1/（0.126 0.023） 55.728 W,滿足條件3）校驗(yàn)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件（1/3） J/tTt。：（1/3） .1/0.0017 0.0026 158.55 W滿足條件5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容：R Ki Ro 0.445 40K17.8K 取 18KCi i /Ri 0.023/7.5 103 3.1 F取3 FCoi 4Toi/Ro 0.26

28、F取0.3 F2.2.3轉(zhuǎn)速換設(shè)計(jì)1確定時(shí)間常數(shù)：,12T i 0.0096sKii1)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)：2Ti2 0.00430.0086s1/Ki2)轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)：Ton0.0026s3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)：Tn 1/KiTon0.0086 0.0026 0.0112s2選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器3計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則h=5n h Tn 5 0.01120.056s轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益：Kn (h 1)/2h2T2 n 6/(2 52 0.01122) 956.63ASR的比例系數(shù)：Kn (h 1) CeTm/2h(5 1) 0.999 0.1338 0.1262/2 5 0.0067 2.5 0.011221.584校驗(yàn)近似條件1) 電流環(huán)傳遞函數(shù)：(1/3) . K, /T-(1/3) .165.34/0.0043 65.36 WCn滿足簡(jiǎn)化條件2) 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)：(1/3), K, /Ton(1/3) 165.34/0.0026 84.06 WCn滿足近似條件5計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容：RnKn Ro 21.58 40K863.2K 取860KCn n/ Rn 0.056/8