直流電動機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

1、1 設(shè)計方案論證1.1 電流環(huán)調(diào)節(jié)器方案一，采用 PID 調(diào)節(jié)器， PID 調(diào)節(jié)器是最理想的調(diào)節(jié)器，能夠平滑快 速調(diào)速，但在實際應(yīng)用過程中存在微分沖擊，將對電機產(chǎn)生較大的沖擊作用， 一般要小心使用。方案二，采用 PI 調(diào)節(jié)器， PI 調(diào)節(jié)器能夠做到無靜差調(diào)節(jié)，且電路較 PID 調(diào)節(jié)器簡單，故采用方案二。1.2 轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器方案一，采用 PID 調(diào)節(jié)器， PID 調(diào)節(jié)器是最理想的調(diào)節(jié)器，能夠平滑快 速調(diào)速，但在實際應(yīng)用過程中存在微分沖擊，將對電機產(chǎn)生較大的沖擊作用， 一般要小心使用。方案二，采用 PI 調(diào)節(jié)器， PI 調(diào)節(jié)器能夠做到無靜差調(diào)節(jié)，且電路較 PID 調(diào)節(jié)器簡單，故采用方案二。2 雙閉

2、環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)電路設(shè)計及其原理2.1 綜述隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在調(diào)速領(lǐng)域中，雙閉環(huán)控制的理念已經(jīng)得到了越來 越廣泛的認同與應(yīng)用。相對于單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的 動態(tài)過程的弱點。雙閉環(huán)控制則很好的彌補了他的這一缺陷。雙閉環(huán)控制可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋的分別作用， 從而獲得良好的靜， 動態(tài)性能。其良好的動態(tài)性能主要體現(xiàn)在其抗負載擾動以及抗電網(wǎng)電壓擾動之 上。正由于雙閉環(huán)調(diào)速的眾多優(yōu)點，所以在此有必要對其最優(yōu)化設(shè)計進行深入 的探討和研究。本次課程設(shè)計目的就是旨在對雙閉環(huán)進行最優(yōu)化的設(shè)計。2.2 整流電路本次課程設(shè)計的整流主電路采用的是三相橋式全控整流電路，它可看成是由一組共陰接法

3、和另一組共陽接法的三相半波可控整流電路串聯(lián)而成。共陰極組VTi、VT3和VT5在正半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的電流為正向電流；共陽極組 VT2、VT4和VT6在負半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的電流為反向電流。變壓器每相 繞組在正負半周都有電流流過，因此，變壓器繞組中沒有直流磁通勢，同時也 提高了變壓器繞組的利用率。三相橋式全控整流電路多用于直流電動機或要求實現(xiàn)有源逆變的負載。為 使負載電流連續(xù)平滑，有利于直流電動機換向及減小火花，以改善電動機的機 械特性，一般要串入電感量足夠大的平波電抗器，這就等同于含有反電動勢的 大電感負載。三相橋式全控整流電路的工作原理是當(dāng) a=0 時的工作情況。 觸發(fā)電路先 后向各自

4、所控制的 6 只晶閘管的門極(對應(yīng)自然換相點)送出觸發(fā)脈沖，即在 三相電源電壓正半波的 1、 3、 5 點(正半波自然換相點)向共陰極組晶閘管 VTVT3、VT5輸出觸發(fā)脈沖；在三相電源電壓負半波的2、4、6點(負半波自然換相點)向共陽極組晶閘管 VT2、VT4、VT6輸出觸發(fā)脈沖。以下三點是三相橋式全控整流電路所要遵循的規(guī)律：(1) 三相橋式全控整流電路任一時刻必須有兩只晶閘管同時導(dǎo)通，才能形 成負載電流，其中一只在共陽極組，另一只在共陰極組。(2) 整流輸出電壓波形是由電源線電壓 uUV、 uUW 、 uVW 、 uVU、 uWU 和 uWV 的輪流輸出所組成的，各線電壓正半波交點16分別

5、是VTiVT 6的自然換相 點。(3) 六只晶閘管中每管導(dǎo)通 120，每間隔 60有一只晶閘管換流。綜上所述，三相橋式全控整流電路的整流輸出電壓脈動小，脈動頻率高， 基波頻率為300Hz,所以串入的平波電抗器電感量較小。在負載要求相同的直 流電壓下，晶閘管承受的最大電壓，將比采用三相半波可控整流電路要減小一 半，且無需要中線，諧波電流也小。所以，廣泛應(yīng)用于大功率直流電動機調(diào)速 系統(tǒng)。如果為了省去整流電壓器，可以選用額定電壓為440V的直流電動機。相比其他各類整流電路而言， 再根據(jù)其優(yōu)點， 所以采用三相橋式全控整流電路。本次本次課程設(shè)計的變壓器聯(lián)結(jié)組別采用的是主變壓器為Yd11 和同步變壓器為Y

6、y4。當(dāng)然不同的聯(lián)結(jié)組別的選擇會產(chǎn)生不同的效果和作用。以下為變壓器聯(lián)結(jié)組別選擇的國家標(biāo)準(zhǔn)： 為了制造和使用上的方便，國家規(guī)定三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組 為YynO、YzyO、YyO、Yd11、Yzdll。其中YynO用于低壓側(cè)電壓為 400230V 的配電變壓器中，供給動力與照明混合負載。變壓器的容量可達 1800kV.A,高壓側(cè)的額定電壓不超過35kV。Yn yO用于高壓側(cè)需接地的場合。 YyO只供三相動力負載。Yd11用在低壓側(cè)電壓超過400V的線路中，最大容 量為31500kV.A,高壓側(cè)電壓在35kV以下。YNd11用在高壓側(cè)需要接地且 低壓側(cè)電壓超過400V的線路中。三相變壓器

7、的繞組聯(lián)結(jié)時應(yīng)注意利用單相變壓器接成三相變壓器組時,要 注意繞組的極性。把三相心式變壓器的一、二次側(cè)三相繞組接成星形或三角形 時,其首端都應(yīng)為同名端；一、二次繞組相序要一致。2.3 觸發(fā)電路的選擇和同步晶閘管的電流容量越大,要求的觸發(fā)功率越大。對于大中電流容量的晶閘 管,為了保證其觸發(fā)脈沖具有足夠的功率, 往往采用由晶體管組成的觸發(fā)電路。 本次課程設(shè)計的觸發(fā)電路采用的是鋸齒波同步的觸發(fā)電路,該電路由五個部分 組成,分別為同步環(huán)節(jié)；鋸齒波形成及脈沖移相環(huán)節(jié)；脈沖形成、放大和輸出 環(huán)節(jié)；雙脈沖形成環(huán)節(jié)；強觸發(fā)環(huán)節(jié)。選擇好觸發(fā)電路后,就要考慮同步的問題。所謂同步,就是要求觸發(fā)脈沖 和加于晶閘管的電源

8、電壓之間必須保持頻率一致和相位固定。實現(xiàn)同步的主要 方法是通過同步變壓器 TS 的不同聯(lián)結(jié)組別向各觸發(fā)單元提供不同相位的交流 電壓,稱之為同步信號電壓,確保變流裝置中各晶閘管能按規(guī)定的順序和時刻 獲得觸發(fā)脈沖并有序地工作。通常,同步變壓器的聯(lián)結(jié)組別與主電路整流變壓 器聯(lián)結(jié)組別、主電路形式、負載性質(zhì)以及采用何種觸發(fā)電路均有關(guān)系。實際上 所謂三相觸發(fā)電路同步定相, 就是在主電路整流變壓器聯(lián)結(jié)組別、 主電路形式、 負載提出的所需移相范圍以及觸發(fā)電路均已確定的條件下,如何經(jīng)過簡便的方 法來確定同步變壓器聯(lián)結(jié)組別并給各觸發(fā)單元選取相應(yīng)的同步電壓。由于同步變壓器二次電壓要分別接到各單元觸發(fā)電路,而各單元觸

9、發(fā)電路 又均有公共“接地”端點,所以同步變壓器的二次側(cè)選擇星形聯(lián)結(jié)。由于整流變壓器與同步變壓器一次繞組總是接在同一的三相電源上，所以對同步變壓器 聯(lián)結(jié)組別的確定可以采用簡化的電壓相量圖解方法。2.4雙閉環(huán)控制電路的工作原理圖2.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖如圖 2.1所示，首先是對雙閉環(huán)控制電路 的穩(wěn)態(tài)工作原理的分析，可以根據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖來分析，分析穩(wěn)態(tài)工作 原理的關(guān)鍵是要了解PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征，一般都會存在著兩種狀況：飽和一 輸出達到限幅值，不飽和一一輸出未達到限幅值。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為 恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退

10、出飽和； 換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán) 開環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時，PI的作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時總為零。在實際 的正常運行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。因此，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽 和和不飽和兩種情況。當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時，兩個調(diào)節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差 電壓都是零。而當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時， ASR輸出達到限幅值，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán) 狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的單 電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉(zhuǎn)速是由給定電壓決定的，ASR的輸出量是由負載電流決定的，而控制電壓的大小則同時取決于轉(zhuǎn)速和負載電流。PI調(diào)節(jié)器的

11、輸出量在動態(tài)過程中決定于輸入量的積分，到達穩(wěn)態(tài)時，輸入為零， 輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于 Idm 時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時， 轉(zhuǎn)速負反饋起主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負載電流達到 Idm 時，對應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽 和輸出，這時，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過 電流的自動保護。這就是采用了兩個 PI 調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、 外兩個閉環(huán)的效果。 這樣的靜特性比帶電流截止負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 2.2 所示。對其起動過程的分析，由 于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種

12、情況，整個 動態(tài)過程就分成I、H、皿三個階段。第I階段（電流上升階段）。突加給定電壓后，經(jīng)過兩個調(diào)節(jié)器的跟隨作用， Uc、Udo、Id都跟著上升，但是在Id沒有達到負載電流IdL以前，電動機還不能 轉(zhuǎn)動。當(dāng)Id IdL后，電動機開始起動。由于機電慣性的作用，轉(zhuǎn)速不會很快增 長，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓仍較大，其輸出電壓保持限幅值，強 迫電樞電流迅速上升。直到電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了Id的增長，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。第H階段（恒流升速階段）。這是起動過程中的主要階段。在這個階段中， ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)， 系統(tǒng)成為在恒值電流給定下的電流調(diào) 節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定，

13、因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長， 對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，E是一個線性漸增的擾動量，為了克服它，Udo和Uc也 必須基本上按線性增長，才能保持Id恒定。第皿階段（轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段）。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR的 輸入偏差減小到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值，所以電動機仍 在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負，使它開始退出飽 和狀態(tài)，U；和 Id很快下降。但是，只要Id仍大于負載電流IdL，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上 升。直到Id=IdL時，轉(zhuǎn)矩Te=TL，則dn/dt=O，轉(zhuǎn)速n才到達峰值。此后， 電動機開始在負載的阻力下減速，當(dāng)Id IdL時，直到穩(wěn)定。綜上所述，雙

14、閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點：（1）飽和非線性控制（ 2）轉(zhuǎn)速超調(diào)（ 3）準(zhǔn)時間最優(yōu)控制。最后是對其動態(tài)抗擾性能的分析，對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能是抗 擾性能。主要是抗負載擾動和抗電網(wǎng)電壓擾動的性能。負載擾動作用在電流環(huán) 之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR來產(chǎn)生抗負載擾動的作用。就靜特性而言，系統(tǒng)對它們的抗擾效果是一樣的。但從動態(tài)性能上看，由 于擾動作用點不同，存在著能否及時調(diào)節(jié)的差別。負載擾動能夠比較快地反映 到被調(diào)量n上，從而得到調(diào)節(jié)，而電網(wǎng)電壓擾動的作用電力被調(diào)量稍遠，調(diào)節(jié) 作用受到延滯，因此單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抑制電壓擾動的性能要差一點。綜上所述，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動

15、可以通過電流反饋得到比較及時的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來，抗繞性能大有改善。因此,在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動引起的轉(zhuǎn)速動態(tài)變化會比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。3整流裝置的設(shè)計及其計算3.1變壓器副方電壓為了減小電網(wǎng)與整流裝置的相互干擾，使整流主電路與電網(wǎng)隔離，為此需要配置整流裝置。但由于電網(wǎng)電壓波動、管子本身的壓降以及整流變壓器等效內(nèi)阻造成的壓降等。所以設(shè)計時U 2應(yīng)按下式計算：U dn n U TAB (cos)式中：Udn為負載的額定電壓，取220VUt為整流元件的正向?qū)▔航?，?Vn為電流回路所經(jīng)過的整流元件的個數(shù)，橋式電路取2A為理想情況下 0時UdU2，取2.34B為實際電

16、壓與理想空載電壓比，取0.93min為最小移相角，取10C為線路接線方式系數(shù)，取0.5Udi為變壓器阻抗電壓比，取0.05I In為二次側(cè)允許出現(xiàn)的最大電流與額定電流之比，取0.816所以將數(shù)據(jù)代入106.3V220 2 12.34 0.93 (0.98 0.5 0.05 0.816)3. 2變壓器和晶閘管的容量(1) 變壓器容量理想條件下變壓器二次容量為S2 3U2I23 U20.816In 10.617KVA(2) 晶閘管容量晶閘管額定電壓應(yīng)選等于元件實際承受最大峰值電壓Utm的(23)倍UTn (23)Utm22 U2300.66V考慮3倍的過壓容量，取901.98V晶閘管額定電流：有效

17、值IvtlN.3 23.55.A平均值 Ivt(at) (Ivt.1.57)15 Kl N 12.24考慮(1.52)Ivt(at)的過流裕量，取24.28A3. 3平波電抗器的電感量為了使負載電流得到平滑的直流，通常在整流輸出端串入帶有氣隙鐵心的電抗器。電流連續(xù)時:Ld1L1 (2Lb Ld)式中：1L1 K1-U K1士0.693 106347.45mHIdmin5% 1.1 In2.24U 2106 3LbKb Udl% 3.90.05 0.461mH1 rec44.88Ld 8mH所以 Ldi 47.45(2電流斷續(xù)時：Ld2 L2(2Lb0.4618)38.528mHLd)式中：l2

18、Udm U2rU21031 rec0.46106.32 3.14 300 0.05 44.8810311.566mH其中Si給定的允許電流脈動系數(shù)，三相整流電路中，S (510)%,取5%。所以 Ld2 11.566(2 0.4618)2.644mH平波電抗器電感 Ld maxLd1,Ld238.528mH平波電抗器電阻為Rd =0.13.4晶閘管保護電路(1) 晶閘管關(guān)斷過電壓保護為了避免晶閘管兩端在關(guān)斷過程中出現(xiàn)瞬時反向過電壓尖峰波形，最常用的保護方式是在晶閘管兩端并接RC吸收元件。選擇根據(jù)Ivt(at)15A查表得：電阻R 80 ，電容C 0.15 F電阻功率 Pr fCUm 10 65

19、0 0.15 (.6 106.3)2 10 65.08W(2) 交流側(cè)過電壓保護為了避免接通、斷開交流側(cè)電源時出現(xiàn)暫態(tài)過程而引起的過電壓，故采用 阻容吸收電路S10617 3電容 C 610% F 6 4%廠 0.075 FU；106.32電阻R 2.3比 山 2.3適0 8.22K5 Iq%3533 V0.046 6Ic 2 fCUc102 3.14 50 0.075 150.3 100.0193A電阻功率 Pr(3 4)lf R 3 0.0193 2 82209.18W(3) 直流側(cè)過電壓保護直流側(cè)由于是電感性負載，故在某種情況下，會發(fā)生浪涌過電壓.如電壓過 高的話，有可能會造成晶閘管硬開

20、通而損壞。為避免它，故在直流負載兩端 并接壓敏電阻來保護。選擇根據(jù)UimA標(biāo)準(zhǔn)電壓和通流容量通過查表可得出：U1mA 1.3 .2Ud 1.3、2 220 404V通流容量選擇0.5KA，故查表得壓敏電阻型號規(guī)格為 MY31 440 0.5(4) 過電流保護造成晶閘管過電流的主要原因是：電網(wǎng)電壓波動太大、電動機軸上拖動 的負載超過允許值、電路中管子誤導(dǎo)通以及管子擊穿短路等。為了避免這 些影響，通常采取快速熔斷器來起到過電流的保護作用?？焖偃蹟嗥鹘臃?有三種，本設(shè)計采用接入橋臂與晶閘管串聯(lián)的方法。選擇根據(jù)1.57Ivt(av)IfuItm的計算公式來進行選擇本設(shè)計中Ivt(av) 15，所以查表

21、得型號為RLS 50(5) 電壓上升率和電流上升率避免晶閘管由于正向電壓上升率過大，而引起的晶閘管誤導(dǎo)通，造成快熔 或晶閘管燒壞。通常限制措施是在每一個晶閘管橋臂中串接一個空芯小電 感(電感量約為2030卩H)本設(shè)計選擇Ls 20 H(6) 選擇觸發(fā)電路主電路變壓器選擇Y. Y 12的聯(lián)結(jié)組別同步變壓器一組選擇YY 4、另一組選擇YY 10的聯(lián)結(jié)組別4控制電路的設(shè)計4.1已知參數(shù)直流電動機Pn 60Kw,Un 220V,In 308 代 n”1000r mi n ,Ra 0.18放大倍數(shù)K s 35電磁時間常數(shù) T1 0.012s機電時間常數(shù) Tm 0.12s電動機電勢常數(shù) Ce 0196V.

22、min/ r電動機機電時間常數(shù) Tm 0.015s4.2預(yù)選參數(shù)(1)調(diào)節(jié)器輸入阻抗 R。20K(2) 電流反饋系數(shù)Uim1 dm(3) 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)U nm81.5 40.8013V A815C35.3 10 V min r )0nN(4)電流反饋濾波時間常數(shù)Tfi1ms(5)轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)Tfn5ms(6)電流給疋濾波時間常數(shù)ToiTf| 1ms(7)轉(zhuǎn)速給疋濾波時間常數(shù)TonTfn 5ms4.3最佳典型I型電流環(huán)的計算(1) 簡化系統(tǒng)并確定時間常數(shù)：略去反電勢E Cen對電流變化的影響。合并 小慣性環(huán)節(jié)，包括晶閘管延遲和反饋濾波環(huán)節(jié)。電流環(huán)小時間常數(shù)之和為：T i Toi Ts 0

23、.0010.001670.00267s(2) 求出固有部分的傳遞函數(shù)，畫出簡化后的電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖固有部分的傳遞函數(shù)為:Wi(s)Ks R(TsS 1)(1)3.178(0.00167s 1)(0.0287s 1)簡化后的電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖3.1所示為:圖3.1簡化后的電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖(3) 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求i 5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 Wacr (s)Ki( is iS檢查對電源電壓的抗擾性能： L竺267 0.093，0.0287參照表后各項指標(biāo)都是可接受的。(4) 計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)

24、節(jié)器超前時間常數(shù):iTl0.0287s電流環(huán)開環(huán)增益：要求5%時,應(yīng)取KiT i 0.5，因此Ki0.5Ti急 1877s1ACR的比例系數(shù)為KiKiiR 187.27 0.0287 1.63631 693Ks40 0.13(5) 檢驗近似條件電流環(huán)截止頻率:ci1Ki 187.27s(A) 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件1199.60s3Ts 3 0.001671ci滿足近似條件(B) 忽略反電勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件3 TmTl滿足近似條件0.094 0.028757.75s 1ci(C) 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件13 Tsh130.00167 0.001257.9s 1 ci滿

25、足近似條件(6) 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容運算放大器R。20K ，各電阻和電容值為RiKiR01.693 20K33.86K ，取 34KC可將跆汀，取&5FC oi4ToiRo4 0.001云廠02F，取02 F4.4最佳典型型速度環(huán)的計算(1) 確定時間常數(shù)(A) 電流環(huán)等效時間常數(shù)1 KI 2T i 2 0.002670.00534s1(B) 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù) TnTon 0.00534 0.005 0.01034sK iKn( nS 1)(2) 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 Wasr(S)(3) 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾動性能都較好的原則，取 h=5，

26、則ASR的超前時間常數(shù)為hT n 5 0.010340.0515s轉(zhuǎn)速開環(huán)增益為Kn2h2T2n62 25 0.0103421122sASR的比例系數(shù)為Kn(h 1) CeTm2hRTn6 0.13 0.1358 0.09432 5 5.3 101.6363 0.0103411.1036(4) 檢驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為cnKn111122 0.0515 57.78s(A)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為Ki1187.273、0.0026788.28s滿足近似條件(B)轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為13 I Ton 3 0.005&1 1872764.5s 1cn，滿足近似條件(5)計算調(diào)節(jié)器電阻和

27、電容運算放大器R。20K ，各電阻和電容值為RnKnR)11.1036 20K222.072K，取 230KCn亠嘻0.22 FR.230K，取 0.22 FCon4Ton 4 皿 1 F20 K，取15系統(tǒng)性能指標(biāo)的分析計算5.1靜態(tài)指標(biāo)的計算(A) 典型I型系統(tǒng)給定階躍輸入：Kp limG(k)S 0ess 0(B) 典型II型系統(tǒng)給定階躍輸入：Kp lim G(k)S 0esr 0moHs擾動階躍輸入:lim sEn(s)S 0188s(0.00167s 1)(0.001s 1)1135(0.0515s 1)2s (0.005s 1)(0.0053s 1)limsp2721S 0 s (

28、0.005s 1)(0.0053s 1) 6.3(0.0515s 1) sess| esr | esn |05.2動態(tài)跟隨指標(biāo)的計算n%，在飽和非線性下，以ASR “退飽CmaxRdn %()CbnCn%2 (-)(Z)nN T n2Cbn Tmtr 2.85T n 2.850.010340.03sts 9.55T n 9.550.010340.1s5.3動態(tài)抗擾動指標(biāo)的計算(1)負載變化20%額定負載時(2)空載起動到額定轉(zhuǎn)速的最大超調(diào)量 和超調(diào)”符合系統(tǒng)實際。81.2% 1.5 0.3277 0.118.78%Cb 2FK2T 2 20%In 5. J Tn 2 CnmaxCb1 17.4069Cb8.16 127.3958 0.0103421.49r min(1)電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為i4.3%5%tr4.7T i0.0125sts 6Ti0.01602s.以 量 100%6385%tv 8.8 T n 0.09s電網(wǎng)電壓波動10%額定值時(A)電流環(huán)1cb -FK20.5 22 0.611 6.721r min2maxmaxCb2.09皿盤 100% 52%tv 21.7 T i 0.06s(B)速度環(huán)Cb12FK2T 2 I max cm J Tn 2 2.09 12.74 0.01034 0.55