電力拖動自動控制系統(tǒng)(陳伯時)ppt2-4轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)與調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法

1、11轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法程設(shè)計方法 第第 2 2 章章22 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1. 1.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 2.2.數(shù)學(xué)模型和動態(tài)性能分析數(shù)學(xué)模型和動態(tài)性能分析 3.3.調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法 4.4.雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計 * *5.5.轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制 * *6.6.弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)*33本節(jié)要點(diǎn)：本節(jié)要點(diǎn)： 1. 1.應(yīng)用上述的工程設(shè)計方法解決雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用上述的工程設(shè)計方法解決雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)兩

2、個調(diào)節(jié)器的設(shè)計問題；兩個調(diào)節(jié)器的設(shè)計問題； 2. 2.主要參數(shù)的計算方法；主要參數(shù)的計算方法； 3. 3.電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計；電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計； 4. 4.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計。 重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)、難點(diǎn)： 1. 1.電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計中性能要求與系統(tǒng)選電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計中性能要求與系統(tǒng)選型的原則，主要參數(shù)的計算方法；型的原則，主要參數(shù)的計算方法； 2. 2.電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電路實(shí)現(xiàn)方案。電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的電路實(shí)現(xiàn)方案。 442.4 按工程設(shè)計方法設(shè)計雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)按工程設(shè)計方法設(shè)計雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器器 本節(jié)將應(yīng)用前述的工程設(shè)計方法來設(shè)計轉(zhuǎn)速、本節(jié)將應(yīng)用前述的工程設(shè)計方法

3、來設(shè)計轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器。主要內(nèi)容電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器。主要內(nèi)容為為: :l系統(tǒng)設(shè)計對象系統(tǒng)設(shè)計對象l系統(tǒng)設(shè)計原則系統(tǒng)設(shè)計原則l系統(tǒng)設(shè)計步驟系統(tǒng)設(shè)計步驟的設(shè)計的設(shè)計ASRACR55轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1. 系統(tǒng)設(shè)計對象系統(tǒng)設(shè)計對象電流內(nèi)環(huán)電流內(nèi)環(huán)66-IdLUd0Un+-+-UiACR1/RTl s+1RTmsU*iUcKs Tss+1Id1Ce+E Tois+11 Tois+1ASR1 Tons+1 Tons+1U*nn電流內(nèi)環(huán)電流內(nèi)環(huán)圖2-22 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（增加了濾波環(huán)

4、節(jié)）（增加了濾波環(huán)節(jié)） Ton 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速反饋濾波時反饋濾波時間常數(shù)間常數(shù)Toi 電流電流反饋濾波時反饋濾波時間常數(shù)間常數(shù)772. 2. 系統(tǒng)設(shè)計原則系統(tǒng)設(shè)計原則l系統(tǒng)設(shè)計的一般原則：系統(tǒng)設(shè)計的一般原則： “先內(nèi)環(huán)后外環(huán)先內(nèi)環(huán)后外環(huán)” 從內(nèi)環(huán)開始，逐步向外擴(kuò)展。從內(nèi)環(huán)開始，逐步向外擴(kuò)展。 首先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，首先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器， 然后把整個電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的然后把整個電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。88設(shè)計分為以下幾個步驟：1.電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化2.電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇3.電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算4.電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)2.4.1 電流調(diào)節(jié)器

5、的設(shè)計電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計991. 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化簡化內(nèi)容：簡化內(nèi)容：l忽略反電動勢的動態(tài)影響忽略反電動勢的動態(tài)影響l等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng) l小慣性環(huán)節(jié)近似處理小慣性環(huán)節(jié)近似處理 1010-IdLUd0Un+-+-UiACR1/RTl s+1RTmsU*iUcKs Tss+1Id1Ce+E T0is+11 T0is+1ASR1 T0ns+1 T0ns+1U*nn電流內(nèi)環(huán)電流內(nèi)環(huán)圖2-22 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 l忽略反電動勢的動態(tài)影響忽略反電動勢的動態(tài)影響 在按動態(tài)性能設(shè)計電流環(huán)時，可以暫在按動態(tài)性能設(shè)計電流環(huán)時，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，

6、即不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，即 E E00。1111l忽略反電動勢的動態(tài)影響忽略反電動勢的動態(tài)影響 這時，電流環(huán)如下圖所示。這時，電流環(huán)如下圖所示。 Ud0(s)+-Ui (s)ACR1/RTl s+1U*i(s)Uc (s)Ks Tss+1Id (s) T0is+11 T0is+1圖2-23(a) 忽略反電動勢的動態(tài)影響 1212l等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng) 如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時把給定信號改成地移到環(huán)內(nèi)，同時把給定信號改成U U* *i i( (s s) /) / ，則電流環(huán)便等效成則電流環(huán)便等效成單位

7、負(fù)反饋系統(tǒng)單位負(fù)反饋系統(tǒng)+-ACRUc (s)Ks /R (Tss+1)(Tl s+1)Id (s)U*i(s) T0is+1圖2-23b1313l小慣性環(huán)節(jié)近似處理小慣性環(huán)節(jié)近似處理 最后，由于最后，由于T Ts s 和和 T Toioi 一般都比一般都比T Tl l 小得多，小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個慣性可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為 T Tii = = T Ts s + + T Toioi (2-55) 簡化的近似條件為簡化的近似條件為 oisci131TT(2-56) 1414電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡化成圖2-23c。 +-ACRU

8、c (s)Ks /R (Tls+1)(Tis+1)Id (s)U*i(s)+-ACRUc (s)Ks /R (Tls+1)(Tis+1)Id (s)U*i(s)圖2-23c15152.電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇l典型系統(tǒng)的選擇：典型系統(tǒng)的選擇：l從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性想的堵轉(zhuǎn)特性，由圖，由圖2-23c2-23c可以看出，采用可以看出，采用 I I 型型系統(tǒng)就夠了。系統(tǒng)就夠了。l從動態(tài)要求上看，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在從動態(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有太大的超調(diào)，以保證電流在突加控制作用時有

9、太大的超調(diào)，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素，為此，的及時抗擾作用只是次要的因素，為此，電流電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，應(yīng)選用典型，應(yīng)選用典型I I型系統(tǒng)。型系統(tǒng)。 1616l電流調(diào)節(jié)器選擇電流調(diào)節(jié)器選擇 圖圖2-23c2-23c表明，電流環(huán)的控制對象是表明，電流環(huán)的控制對象是雙慣性型雙慣性型的，的，要校正成典型要校正成典型 I I 型系統(tǒng)，型系統(tǒng)，顯然應(yīng)采用顯然應(yīng)采用PIPI型的電流調(diào)節(jié)型的電流調(diào)節(jié)器器，其傳遞函數(shù)可以寫成，其傳遞函數(shù)可以寫成 ssKsWiiiACR) 1()(（2-57）

10、式中 Ki 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； i 電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。參見表參見表2-81717 為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對象的大時間常為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對象的大時間常數(shù)極點(diǎn)對消，選擇數(shù)極點(diǎn)對消，選擇 則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖2-24a2-24a所示所示的典型形式，其中的典型形式，其中 ilT（2-58）isIiK KKR（2-59）1818K I s(Tis+1)Id (s)+-U*i(s)校正后電流環(huán)的結(jié)構(gòu)和特性校正后電流環(huán)的結(jié)構(gòu)和特性 圖2-24 校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán) a) 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖: b) 開環(huán)對數(shù)幅頻特性: 10L/dBci-20dB/dec /

11、s-1-40dB/decTi19193. 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 式（式（2-572-57）給出，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)有：）給出，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)有：K Ki i 和和 i i， 其中其中 i i 已選定，見式（已選定，見式（2-582-58），剩），剩下的只有比例系數(shù)下的只有比例系數(shù) K Ki i， 可根據(jù)所需要的動態(tài)可根據(jù)所需要的動態(tài)性能指標(biāo)選取。性能指標(biāo)選取。2020l參數(shù)選擇參數(shù)選擇 在一般情況下，希望電流超調(diào)量在一般情況下，希望電流超調(diào)量 i i 5% 5%，由由表表2-22-2，可選，可選 =0.707=0.707，K KI I T T i i =0.5 =0.5，則

12、，則iciI21TK)(22isisiTTKRTKRTKll(2-60) (2-61) 再利用式（2-59）和式（2-58）得到 2121l注意： 如果實(shí)際系統(tǒng)要求的跟隨性能指標(biāo)不同，如果實(shí)際系統(tǒng)要求的跟隨性能指標(biāo)不同，式（式（2-602-60）和式（）和式（2-612-61）當(dāng)然應(yīng)作相應(yīng)的）當(dāng)然應(yīng)作相應(yīng)的改變。改變。 此外，如果對電流環(huán)的抗擾性能也有具體此外，如果對電流環(huán)的抗擾性能也有具體的要求，還得再校驗(yàn)一下抗擾性能指標(biāo)是的要求，還得再校驗(yàn)一下抗擾性能指標(biāo)是否滿足。否滿足。22224. 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)l模擬式電流調(diào)節(jié)器電路圖中l(wèi) U*i 為電流給定電壓；l Id 為電流負(fù)

13、反饋電壓；l Uc 電力電子變換器的控制電壓。圖2-25 含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器 2323l電流調(diào)節(jié)器電路參數(shù)的計算公式電流調(diào)節(jié)器電路參數(shù)的計算公式0iiRRK iiiCRoi0oi41CRT (2-62) (2-63) (2-64) 2424 總結(jié)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計總結(jié)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計分為以下幾個分為以下幾個步驟：步驟：1. 1.電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化：電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化： 1.11.1忽略反電動勢的動態(tài)影響忽略反電動勢的動態(tài)影響 1.21.2等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng) 1.31.3小慣性環(huán)節(jié)近似處理小慣性環(huán)節(jié)近似處理 2.2.電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇

14、3.3.電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算4.4.電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)2525設(shè)計分為以下幾個步驟：設(shè)計分為以下幾個步驟：1. 1.電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)2.2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇3.3.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇4.4.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)2.4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計26261. 電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)l電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù) 電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。環(huán)節(jié)，為此，須求

15、出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。由圖由圖2-24a2-24a可知可知 111) 1(1) 1(/ )()()(I2IiiIiI*idclisKsKTsTsKsTsKsUsIsW(2-65) 2727l傳遞函數(shù)化簡傳遞函數(shù)化簡忽略高次項，上式可降階近似為忽略高次項，上式可降階近似為 111)(IclisKsW(2-66) iIcn31TK近似條件可由式（近似條件可由式（2-522-52）求出）求出 (2-67) 式中式中 cn cn 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 2828l電流環(huán)等效傳遞函數(shù)電流環(huán)等效傳遞函數(shù) 接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)

16、的輸入量應(yīng)為為U U* *i i( (s s) )，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為 clid*iI( )1( )1( )1IssUssKW(2-68) 這樣，這樣，原來是雙慣性環(huán)節(jié)原來是雙慣性環(huán)節(jié) 的電流環(huán)控制對的電流環(huán)控制對象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有較象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有較小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。 2929l物理意義： 這就表明，電流的閉環(huán)控制改造了電流的閉環(huán)控制改造了控制對象，控制對象，加快了電流的跟隨作用，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個重這是局部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個重要功能。要功能

17、。 30302. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇l轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu) 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替圖2-22 中的電流環(huán)后，整個轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便如圖所示。電流電流環(huán)環(huán)3131l系統(tǒng)等效和小慣性的近似處理系統(tǒng)等效和小慣性的近似處理 和電流環(huán)中一樣，和電流環(huán)中一樣，把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改成同時將給定信號改成 U U* *n n( (s s)/ )/ ，再把時間常數(shù)為再把時間常數(shù)為 1/ 1/K KI I 和和 T T0 0n n 的兩個小的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(shù)為慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常

18、數(shù)為T T n n的的慣性環(huán)節(jié)，其中慣性環(huán)節(jié)，其中onIn1TKT（2-69） 3232l轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)簡化 n (s)+-ASRCeTmsRU*n(s)Id (s) / Tns+1U*n(s)+-IdL (s)b)等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理 3333l轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器選擇 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負(fù)載擾動作為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負(fù)載擾動作用點(diǎn)前面用點(diǎn)前面必須有一個積分環(huán)節(jié)必須有一個積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)該包，它應(yīng)該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR ASR 中，現(xiàn)在在擾動作用中，現(xiàn)在在擾動作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共

19、有兩個積分環(huán)節(jié)，所環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該以應(yīng)該設(shè)計成典型設(shè)計成典型 型型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。3434 由此可見，由此可見，ASRASR也應(yīng)該采用也應(yīng)該采用PIPI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為其傳遞函數(shù)為ssKsWnnnASR) 1()(（2-70） 式中 Kn 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； n 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。 3535l調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) 這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為) 1() 1() 1() 1()(n2mennnnmennnns

20、TsTCsRKsTsTCRssKsW令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為mennNTCRKK) 1() 1()(n2nNnsTssKsW（2-72） 則 （2-71） 3636l校正后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校正后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) n (s)+-U*n(s) 1() 1(2sTssKnnNc) 校正后成為典型 II 型系統(tǒng) 37373. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括 K Kn n 和和 n n。按照。按照典型典型型系統(tǒng)的參數(shù)關(guān)系，由型系統(tǒng)的參數(shù)關(guān)系，由式式(2-38)(2-38) nn hT（2-74） 2n2N21ThhKnmen2) 1(RThTChK再由式（2-39） （

21、2-75） （2-76） 因此 3838l參數(shù)選擇參數(shù)選擇 至于中頻寬至于中頻寬 h h 應(yīng)選擇多少，要看動態(tài)應(yīng)選擇多少，要看動態(tài)性能的要求決定。性能的要求決定。 無特殊要求時，一般可選擇無特殊要求時，一般可選擇 5h參見表參見表2-639394. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)l模擬式轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器電路圖2-27 含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 圖中l(wèi) U*n 為轉(zhuǎn)速給定電壓，l - n 為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，l U*i 調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。 4040l轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)計算0nnRRK (2-77) nnnCRon0on41CRT(2-78) (2-79)

22、4141l轉(zhuǎn)速環(huán)與電流環(huán)的關(guān)系：轉(zhuǎn)速環(huán)與電流環(huán)的關(guān)系： 外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工這是按上述工程設(shè)計方法設(shè)計多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。程設(shè)計方法設(shè)計多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。這樣做，雖然不利于快速性，但每個控這樣做，雖然不利于快速性，但每個控制環(huán)本身都是穩(wěn)定的，對系統(tǒng)的組成和制環(huán)本身都是穩(wěn)定的，對系統(tǒng)的組成和調(diào)試工作非常有利。調(diào)試工作非常有利。 42422.4.3 設(shè)計舉例設(shè)計舉例l某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用置采用三相橋式電路三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下：，基本數(shù)據(jù)如下：l直流電動機(jī)：直流電動機(jī)： 電動機(jī)電勢系數(shù)電動機(jī)電勢

23、系數(shù) ， 允許過載倍數(shù)允許過載倍數(shù) ；l晶閘管裝置放大系數(shù)：晶閘管裝置放大系數(shù)： ；VUN220AIdN136min/1460rnNrVCemin/132. 01.540sK4343l l l l l設(shè)計要求：設(shè)計要求：l 靜態(tài)指標(biāo)：無靜差靜態(tài)指標(biāo)：無靜差l 動態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量動態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量 ；l 空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 5 . 0R0.03slT0.18smT0.05V/ANIV5 . 1/10Vmin/r007. 0NnV /10%5i%10n44441. 電流環(huán)的設(shè)計電流環(huán)的設(shè)計 確定時間常數(shù)確定時間常數(shù)l整流裝置滯后時間常數(shù)：三相橋式電

24、路整流裝置滯后時間常數(shù)：三相橋式電路的平均失控時間的平均失控時間Ts=0.0017s 。l電流濾波時間常數(shù)：電流濾波時間常數(shù)： Toi=2ms=0.002s 。l電流環(huán)小時間常數(shù)之和：按小時間常數(shù)電流環(huán)小時間常數(shù)之和：按小時間常數(shù)近似處理，近似處理，T i=Ts+Toi=0.0037s 。45451. 電流環(huán)的設(shè)計電流環(huán)的設(shè)計選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)n根據(jù)設(shè)計要求，根據(jù)設(shè)計要求，%5in要保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可要保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型按典型I I型系型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。4646n電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，用用PIPI型電流調(diào)節(jié)器型電

25、流調(diào)節(jié)器。+-ACRUc (s)Ks /R (Tls+1)(Tis+1)Id (s)U*i(s)+-ACRUc (s)Ks /R (Tls+1)(Tis+1)Id (s)U*i(s)ssKsWiiiACR) 1()(4747電流環(huán)的設(shè)計電流環(huán)的設(shè)計sTli03. 0%5i5 . 0iITK11 .1350037. 05 . 05 . 0sTKiI013. 105. 0405 . 003. 01 .135siIiKRKKnACR的比例系數(shù)：的比例系數(shù)：n電流環(huán)開環(huán)增益：電流環(huán)開環(huán)增益：計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)n電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：n要求要求 ：4848電流

26、環(huán)的設(shè)計電流環(huán)的設(shè)計 1 .1960017. 031311cissTn滿足晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似滿足晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件：條件：11 .135sKIci校驗(yàn)近似條件校驗(yàn)近似條件n電流環(huán)截止頻率：電流環(huán)截止頻率：4949電流環(huán)的設(shè)計電流環(huán)的設(shè)計 82.4003. 018. 013131cilmsTT 8 .180002. 00017. 01311311cioissTTn滿足忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響滿足忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件：的條件：n滿足電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：滿足電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：5050電流環(huán)的設(shè)計電流環(huán)的設(shè)計計算調(diào)節(jié)器電阻和電容計

27、算調(diào)節(jié)器電阻和電容l電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖2-48， 取取40k 取取0.75F 取取0.2FkR400kRKRii52.4040013. 10FFFRCiii75. 01075. 0104003. 063FFFRTCioi2 . 0102 . 01040002. 044630051512轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計確定時間常數(shù)確定時間常數(shù)l電流環(huán)等效時間常數(shù)電流環(huán)等效時間常數(shù)1/1/K KI I ：已取：已取K KI IT T i i=0.5=0.5 ，則則l轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)：轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)：l轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)：按小時間常數(shù)近似處理，轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)：按小時間常數(shù)近似處理， sTKiI0074. 00037. 0221sTon01. 0sTKTonIn0174. 001. 00074. 015252轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)l按照設(shè)計要求，選用按照設(shè)計要求，選用PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器，計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) l按跟隨性能和抗擾性能都較好的原則，按跟隨性能和抗擾性能都較好的原則，取取h=5，則，則ASR的超前時間常數(shù)為的超前時間常數(shù)為087. 00174. 05nnhT5353轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計l轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益：轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益：l AS