運動控制系統(tǒng)課程設計_雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)

1、摘要設計出系統(tǒng)的電路原理圖本設計通過分析雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)系統(tǒng)的組成， 從電力拖動不可逆直流調速系統(tǒng)主電路開始著手，設計整流電路，選擇整流器 件，計算整流變壓器參數(shù)，設計保護電路及觸發(fā)電路。然后，采用工程設計的 方法對雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的電流調節(jié)器和轉速調節(jié)器進行設計，先設計電流 調節(jié)器，然后將整個電流環(huán)看作是轉速調節(jié)系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，再來設計轉速調 節(jié)器。遵從確定時間常數(shù)、選擇調節(jié)器結構、計算調節(jié)器參數(shù)、效驗近似條件的步驟一步一步的實現(xiàn)對調節(jié)器的具體設計。最后用AUTCAD繪制出整個系統(tǒng)的電器原理圖。關鍵詞：整流電路、觸發(fā)電路、轉速調節(jié)器、電流調節(jié)器、工程成設計方法。AbstractThis

2、desig n by an alysis of double closed loop dc speed con trol system system composition, design the system of the circuit principle diagram. From electric drive not reversible dc speed control system, the design of main circuit began rectifier circuit, choose rectifier devices, computational rectifie

3、r transformer parameters, desig n protect ion circuit and trigger circuit. Then, the engin eeri ng desig n method of double closed loop dc speed con trol system of curre nt regulator and speed regulator design, design first current regulator, then the current loop speed regulating system is regarded

4、 as a link, come aga in desig n speed regulator. Complia nee to determ ine the time constant, choose regulator structure, the calculation regulator parameters, efficacy, approximate con diti ons steps step by step to achieve regulator and the specific desig n. At last we use AUTCAD mapped the whole

5、system of electric prin ciple diagram.Keywords: rectifier circuit, trigger circuit, speed regulator, curre ntregulator, engin eeri ng into desig n method.目錄摘要0Abstract0一、設計任務 21、設計對象參數(shù)22、性能指標23、課程設計的主要內容和要求 23.1電力拖動不可逆直流調速系統(tǒng)主電路的設計 23.2控制電路的設計 2二、電力拖動不可逆直流調速系統(tǒng)主電路的設計 31、整流電路和整流器件的選擇 32、整流變壓器參數(shù)的計算 33、整

6、流器件的保護 44、平波電抗器參數(shù)的計算 45、觸發(fā)電路的選擇 4三、直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)原理圖設計 51系統(tǒng)的組成52系統(tǒng)的電路原理圖63直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)調節(jié)器設計 63.1獲得系統(tǒng)設計對象 63.2電流調節(jié)器的設計83.3轉速調節(jié)器的設計 13四、系統(tǒng)起動過程分析 17五、總結19六、主要參考資料20、設計任務1、設計對象參數(shù)(1)Pnom=60KW(4)nnom=1000r/min(7)C e=0.2 v.min/r(10)心=0.0025 s(13)U*nm=10 V2、性能指標(2) Unom=220V(5) Tl=0.012 s(8) Rw =0.18Q(11) To=O.O14

7、s (14)U*im=10 V(3 ) Inom =305A(6) Tm =0.12 s(9) Ks=30(12)入=1.2a i W 5%an w 10%3、課程設計的主要內容和要求3.1電力拖動不可逆直流調速系統(tǒng)主電路的設計（1）整流電路和整流器件的選擇（2）整流變壓器參數(shù)的計算（3）整流器件的保護（4）平波電抗器參數(shù)的計算（5）觸發(fā)電路的選擇3.2控制電路的設計（1）建立雙閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型（2）電流調節(jié)器的設計計算（3）轉速調節(jié)器的設計計算1、整流電路和整流器件的選擇、電力拖動不可逆直流調速系統(tǒng)主電路的設計目前在各種整流電路中，應用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路，其

8、原理圖如圖1所示，其中陰極連接在一起的三個晶體管(VTi, VT3, VT5)稱為共陰極組；陽極連接在一起的三個晶體管( VT4, VT6，VT2)稱為共陽極組。1、整流電路和整流器件的選擇1、整流電路和整流器件的選擇2vt4 2vt6 T三相橋式全控整流電路圖2、整流變壓器參數(shù)的計算采用三相雙繞組變壓器。設計參數(shù)如下:U2n=Un=220V; I2n=In=305A;額定容量：SN=sqr(3)* U 2n* I2n=1162.21KV A三相雙繞組變壓器原理圖1系統(tǒng)的組成電力電子器件中不可避免的會發(fā)生過電壓，會損壞電力電子器件。對于大容量的電力電子裝置，可以采用如下圖所示的反向阻斷式RC電

9、路來限制和吸收過電壓。反向阻斷式RC電路1系統(tǒng)的組成1系統(tǒng)的組成4、平波電抗器參數(shù)的計算負載為直流電動機時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)則電動機的機械特性將很軟。當電 流斷續(xù)時，隨著Id的增大，轉速n （與反電動勢成比例）降落很大，機械特性較 軟，相當于整流電源的內阻增大。較大的電流峰值在電動機換向時容易產(chǎn)生火 花。同時，對于相等的電流平均值，若電流波形底部較窄，則其有效值越大， 要求電源的容量也大。為了克服以上缺點，一般在主電路中直流輸出側串聯(lián)一個平波電抗器，用來 減少電流的脈動和延長晶閘管導通的時間?？傠姼校篖 斗TIR 刀=0.012*0.18=2.16mH平波電抗器的電感量：L=Le -0.693

10、U2/I dmin=3.74m H5、觸發(fā)電路的選擇如圖所示的晶體管觸發(fā)電路，它由V1, V2組成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器TM及附屬電路構成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。當V1, V2導通時，通過脈沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出觸發(fā)脈沖。 VD1和R3是為了 V1, V2 由導通變?yōu)榻刂箷r脈沖變壓器TM釋放其儲存的能量而設的。為了獲得觸發(fā)脈沖波形中的強脈沖部分，還需適當附加其它電路環(huán)節(jié)。ti b b b H ti、直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)原理圖設計轉速、電流雙閉環(huán)控制的直流調速系統(tǒng)是應用最廣、性能很好的直流調速系 統(tǒng)。采用PI調節(jié)的單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉速 無靜差。但

11、是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求 了。圖1理想快速啟動過程電流和轉速波形如題1所示，為了實現(xiàn)在允許條件下的最快啟動，關鍵是要獲得一段使電流保持為最大值Idm的恒流過程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負反饋就可以保持該量基本不變，那么，采用電流負反饋應該能夠得到近似的恒流過程。 所以，我們希望達到的控制：啟動過程只有電流負反饋，沒有轉速負反饋；達 到穩(wěn)態(tài)轉速后只有轉速負反饋，不讓電流負反饋發(fā)揮作用。故而采用轉速和電 流兩個調節(jié)器來組成系統(tǒng)。為了實現(xiàn)轉速和電流兩種負反饋分別在系統(tǒng)中起作 用，可以在系統(tǒng)中設置兩個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速和電流，即分別引入轉速負 反饋和電流負

12、反饋。二者之間實行嵌套（或稱串級）連接，如圖2所示。把轉圖2轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)速調節(jié)器的輸出當作電流調節(jié)器的輸入，再用電流調節(jié)器的輸出去控制電力電 子變換器UP呂從閉環(huán)結構上看，電流環(huán)在里面，稱作內環(huán)；轉速環(huán)在外面，稱圖3直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)電路原理圖為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉速和電路兩個調節(jié)器一般都采用PI調節(jié)器,這樣組成的直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)電路原理圖如圖3所示。圖中ASR為轉速調節(jié)器，ACR為電流調節(jié)器，TG表示測速發(fā)電機，TA表示電流互感器，GT是觸發(fā)電 路，UPE是電力電子變換器。圖中標出了兩個調節(jié)器輸入輸出電壓的實際極性， 它們是按照電力電子變換器的控制電壓U C為正電壓

13、的情況標出的，并考慮到運算放大器的倒相作用。圖中還標出了兩個調節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的，轉*速調節(jié)器ASR的輸出限幅電壓Um決定了電流給的電壓的最大值，電流調節(jié)器ACR的輸出限幅電壓U cm限制了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm。3直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)調節(jié)器設計本設計將運用工程設計方法來設計轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的兩個調節(jié)器。按照設計多環(huán)控制系統(tǒng)先內環(huán)后外環(huán)的一般原則，從內環(huán)開始，逐步向 外擴展。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，應該首先設計電流調節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作 是轉速調節(jié)系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，再設計轉速調節(jié)器。3.1獲得系統(tǒng)設計對象根據(jù)圖3直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)電路原理圖可以方便的繪出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構框圖

14、，如圖4所示。其中:為轉速反饋系數(shù)，一：為電流反饋系數(shù)。圖4直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構框圖在考慮雙閉環(huán)控制的結構(見圖 4直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構框圖)的 基礎上，即可繪出直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖，如圖5所示。圖中Wasr(S)和Wacr(S)分別表示轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的傳遞函數(shù)。為了引出電流反饋，在電動機的動態(tài)結構框圖中必須把電樞電流|d顯示出來圖5直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖在實際設計過程中，由于電流檢測信號中常含有交流分量，為了不使它影響 到調節(jié)器的輸入，需加低通濾波。這樣的濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可以用一階慣性環(huán) 節(jié)來表示，其濾波時間常數(shù) Toi按需要選定，以濾平電流檢測

15、信號為準。然而, 在抑制交流分量的同時，濾波環(huán)節(jié)也延遲了反饋信號的作用，為了平衡這個延 遲作用，在給定信號通道上加入一個同等時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波 環(huán)節(jié)。其意義是，讓給定信號和反饋信號經(jīng)過相同的延時，使二者在時間上得 到恰當?shù)呐浜?，從而帶來設計上的方便。由測速發(fā)電機得到的轉速反饋電壓含有換向紋波，因此也需要濾波，濾波時 間常數(shù)用Ton表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉速給定通道上也加入時間常 數(shù)為Ton的給定濾波環(huán)節(jié)所以直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的實際動態(tài)結構框圖應該與圖 5有所不同，應當增 加濾波環(huán)節(jié)，包括電流濾波、轉速濾波和兩個給定信號的濾波環(huán)節(jié)。如圖 6所 示。電流內環(huán)圖6直流雙閉環(huán)調

16、速系統(tǒng)的實際動態(tài)結構框圖3.2電流調節(jié)器的設計321電流環(huán)結構框圖的化簡在圖6點畫線框內的電流內環(huán)中，反電動勢與電流反饋的作用相互交叉，這將給設計工作帶來麻煩。實際上，反電動勢與轉速成正比，它代表轉速對電流環(huán)的影響。在一般情況下，系統(tǒng)的電磁時間常數(shù)T遠小于機電時間常數(shù)Tm，因此，轉速的變化往往比電流變化慢得多，對電流環(huán)來說，反電動勢是一個變化慢的擾動，在電流的瞬變過程中，可以認為反電動勢基本不變，即E 0。這樣，在按動態(tài)性能設計電流環(huán)時，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，也就算說，可以暫且把反電動勢的作用去掉，得到電流環(huán)的近似結構框圖，如圖7所示。可以證明，忽略反電動勢對電流環(huán)作用的近似條件

17、是： 從3倍式中 ci電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。1A f FIM1J?G+i厶*圖7忽略反電動勢的動態(tài)影響時的電流環(huán)動態(tài)結構框圖如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效的移到環(huán)內，同時把給定信號改成U(s)f ：，則電流環(huán)便等效成單位負反饋系統(tǒng)，如圖8所示。圖8等效成單位負反饋系統(tǒng)的電流環(huán)動態(tài)結構框圖最后，由于Ts和Toi 一般都比T小的多，可以當作小慣性群而近似的看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為：T 窗二 Ts 口則電流環(huán)結構框圖最終可以簡化成如圖9所示。簡化的近似條件是圖9小慣性環(huán)節(jié)近似處理的電流環(huán)動態(tài)結構框圖322電流調節(jié)器結構的選擇首先考慮把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。從穩(wěn)態(tài)要求上看

18、，希望電流無靜 差，可以得到理想的堵轉特性，由圖9可以看出，采用I型系統(tǒng)就夠了。再從動態(tài)要求上看，實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調，以 保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是 次要因素。為此，電流環(huán)應以跟隨性能為主，即應選用典型I型系統(tǒng)。圖9的表明，電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，要校正成典型I型系統(tǒng)，顯 然應采用PI型的電流調節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成：式中KiWACR(S)-K( iS 1)電流調節(jié)器的比例系數(shù)；iSi電流調節(jié)器的超前時間常數(shù)。為了讓調節(jié)器零點與控制對象的大時間常數(shù)極點對消，選擇KKs：i R圖10校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán)動態(tài)結

19、構框圖323電流調節(jié)器的參數(shù)計算1. 確定時間常數(shù)1）整流裝置滯后時間常數(shù) Ts。通過表1可得出，三相橋式電路的平均失控 時間 Ts =0.0017S。2） 電流濾波時間常數(shù)Toi。根據(jù)初始條件有Toi=0.0025 s。3）電流環(huán)小時間常數(shù)之和 丁勺。按小時間常數(shù)近似處理，取T 曠（000）42 盧表1各種整流電路的失控時間（f =50HZ ）整流電路形式最大失控時間Tsmax（mS）平均失控時間Ts（ms）單相半波2010單相橋式（全波）105三相半波6.673.33三相橋式、六相半波3.331.672. 選擇電流調節(jié)器結構其傳遞函數(shù):根據(jù)設計要求；5%，并保證穩(wěn)態(tài)電壓無差，按典型I型系統(tǒng)

20、設計電流調節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調節(jié)器,WACR(S)Ki( iS 1)iS檢查對電源電壓的抗擾性能：TJT= 0.03目0.0042=78,參照表2的典型I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標都是可以接受的。表2典型I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標與參數(shù)的關系T、TH?=T.T215110120130ACA 100%55.5%33.2%18.5%12.9%T2.83 43 840WT14721 728 73043. 計算電流調節(jié)器參數(shù)電流調節(jié)器超前時間常數(shù)：廠T =0.012馬。電流開環(huán)增益：要求空5%時，按表3，取KTi =.5，因此Kl=0.5/T 刀 i=119.05s于

21、是，ACR的比例系數(shù)為：Ki=KZ iR/Ks =0.0012表3典型I型系統(tǒng)跟隨性能指標和頻域指標與參數(shù)的關系參數(shù)關系KT0.250.390.500.691.0阻尼比匕1.00.80.7070.60.5超調量u0%1.5%4.3%9.5%16.3%上升時間trQO6.6 T4.7 T3.3 T2.4 T峰值時間tpO08.3 T6.2 T4.7 T3.6 T相角穩(wěn)定裕度丫76.3 69.9 65.5 59.2 51.8 截止頻率灼c0.243 /T0.367 /T0.455 /T0.569 /T0.786 /T4. 校驗近似條件電流環(huán)截止頻率：ci = K = 135.1s晶閘管整流裝置傳遞

22、函數(shù)的近似條件滿足近似條件13TS1196.1s Hci3 0.0017s滿足近似條件=40.82s ： &忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件滿足近似條件13TsToi1 13、0.0017s 0.002s=180.8s， ci5. 計算調節(jié)器電阻和電容由圖11,按所用的運算放大器 R0=40K?，各電阻和電容值為:Ri=KiR0=0.0012*40=0.048k?,取 0.05 k?.Ci=Z i/Ri=0.24 口 F,取 0.24 口 FCoi=4Toi/Ro=0.25 口 F,取 0.25 口 F按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標Z i=1.

23、2%5%，滿足設計要求。3.2.4電流調節(jié)器的實現(xiàn)含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調節(jié)器原理圖如圖11所示。圖中Ui為電流給的電壓，一 Id為電流負反饋電壓，調節(jié)器的輸出就是電力電子變換器的控制電壓 譏。根據(jù)運算放大器的電路原理，可以導出:Ki 二 R . R。Ki =R RToi =1 RAj4圖11含給定濾波與反饋濾波的pi型電流調節(jié)器把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內，同時將給定信號改為Un(S)：,3.3轉速調節(jié)器的設計 331電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉速環(huán)的一個環(huán)節(jié)，由圖10可知，電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)WC|i(S)為WMs)ld(s)Ui (s)/ 1Ki

24、 s(TjS 1)1 K Es 1)1J s?丄 s 1Ki K|把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內，同時將給定信號改為Un(S)：,把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內，同時將給定信號改為Un(S)：,忽略高次項，Wcli (s)可降階近似為近似條件式中-cnA/(1Wcli ( s)s 1 Ki1K； -cn -J3轉速開環(huán)頻率特性的截止頻率把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內，同時將給定信號改為Un(S)：,把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內，同時將給定信號改為Un(S)：,接入轉速環(huán)內，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應為U(s)，因此電流環(huán)在轉速環(huán)1中應等效成ld(s)Wcii(s)Ui

25、(s) _1把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內，同時將給定信號改為Un(S)：,這樣，原來是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似的等效成只有較小時間常數(shù)1/Ki的一階慣性環(huán)節(jié)3.3.2轉速調節(jié)器的結構選擇用電流環(huán)的等效代替圖 6中的電流環(huán)后，整個轉速控制系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖 如圖12所示。再把時間常數(shù)為1 K i和Ton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Tn的慣性環(huán)節(jié)，其中1TnTonKi則轉速環(huán)結構框圖可簡化成如圖 13所示。圖13等效成單位負反饋系統(tǒng)和小慣性近似處理的轉速環(huán)動態(tài)結構框圖為了實現(xiàn)轉速無靜差，在負載擾動作用點前面必須有一個積分環(huán)節(jié)， 它應該包含在轉速調

26、節(jié)器ASR中?，F(xiàn)在擾動作用點后面已經(jīng)有了一個積分 環(huán)節(jié)，因此轉速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應該設計成典型U型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。在理論計算中，線性系統(tǒng)的階躍超調量較大，但在實際系統(tǒng)中轉速調節(jié)器的飽和非 線性性質會使超調量大大降低。故而，ASR也采用PI調節(jié)器，其傳遞函數(shù) 為Kn(.nS 1)Wasr(S)=_-環(huán)S式中 Kn 轉速調節(jié)器的比例系數(shù)；轉速調節(jié)器的超前時間常數(shù)。這樣，調速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為KnMnS+1)叩 B _KR(EnS + l)CeTmS(T石S + 1) _ 片 PC eGS2 (TS + 1)Kn為KRn CeTmWn(S)=

27、Wn(S)二nS令轉速環(huán)開環(huán)增益Kn不考慮負載擾動時，上述結果所服從的近似條件歸納為：.1二n上2S (TnS 1)校正后調速系統(tǒng)的動態(tài)結構框圖如圖Ki14所示。cn圖14校正后成典型型系統(tǒng)的轉速環(huán)的動態(tài)結構框圖333轉速調節(jié)器的參數(shù)計算1. 確定時間常數(shù)含給定濾波和反饋濾波的模擬式 PI型調節(jié)器原理圖如圖6所示。圖中U*n 為電流給定電壓，-a n為電流負反饋電壓，調節(jié)器的輸出就是電力電子變換器 的控制電壓Ui*。a = Unm/nmax=0.196(1) 電流環(huán)等效時間常數(shù)1/KI.由上面的計算，已取KIT刀i=0.5 ,則 1/KI=2T 刀 i=0.0048s(2) 轉速濾波時間常數(shù)

28、Ton.已知，Ton=0.014s(3) 轉速環(huán)小時間常數(shù) TEn. T刀n=1/KI+Ton=0.0062s2. 選擇轉速調節(jié)器結構按照設計要求，選用PI調節(jié)器，其傳遞函數(shù)為WASR(s) Kn(-ns 1)可n s3. 計算轉速調節(jié)器參數(shù)按照跟隨和抗擾性能的原則，取 h=5,則ASR勺超前時間常數(shù)為:Z n=h*TE n=0.031s轉速開環(huán)增益：KN=(h+1)/2h2 T E n=19.35s-2于是，ASM比例系數(shù)為Kn=(h+1) B CeTm/2a RE n=6334. 檢驗近似條件轉速環(huán)截止頻率為K ；?cnKnf =396.4 0.087s= 34.5sg1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡

29、化條件為1 Ki 135.1 sj = 63.7sj - cn，滿足簡化條件。3 T、i3 0.00372）轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為1= 1 /135js=38.7sACOcn，滿足近似條件。3Ton 3 0.015. 計算調節(jié)器電阻和電容根據(jù)圖15,取R0=40k?,則Rn=KnRo=774 ?,取 770 k?。Ce=Z n/Rn=0.04 卩 F,取 0.04 卩 F; Con=4Ton/Ro=1.4卩 F,取 1.4 卩 F。 根據(jù)表 4,Cmax/Cb=81.2，此時，（T n=3.45%10%能滿足設計要求。表4典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標h345678910O52.6%4

30、3.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%tr A2.402.652.853.03.13.23.33.35ts/T12.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.20k32211111334轉速調節(jié)器的實現(xiàn)含給定濾波和反饋濾波的PI型轉速調節(jié)器原理圖如圖15所示，圖中Un為轉速給定電壓，-匚-n為轉速負反饋電壓，調節(jié)器的輸出是電流調節(jié)器的給定電壓Ui 0與電流調節(jié)器相似,轉速調節(jié)器參數(shù)與電阻、電容值的關系為KnnRo-n = KiCnTon *RoCon4CnI卜U；PUn丁 ConRo 丄 R（）2 2I 11 一rConLJ 圖15含給定

31、濾波與反饋濾波的PI型轉速調節(jié)器四、系統(tǒng)起動過程分析直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)突加給定電壓 u n時由靜止狀態(tài)起動時，轉速和電流的動態(tài)過程圖如圖16所示。由于在起動過程中轉速調節(jié)器 ASR經(jīng)歷了不飽和、飽 和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成了圖中標明的I、 、川三個階段。第I階段（Oti）是電流上升階段。突加給定電壓Un后，經(jīng)過兩個調 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，電動機還不能轉動。當Id-IdL后，電動機開始起動。由于機 電慣性的作用，轉速不會很快增長，因而轉速調節(jié)器ASR的輸入偏差電壓Un二Un” -Un的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值

32、 Um，強迫電樞電流 I d迅速上升。直到Id ： I dm , U i : U im，電流調節(jié)器很快就壓制了 I d的增長， 標志著這一階段的結束。在這一階段中，ASR很快進入并保持飽和狀態(tài)， 而ACR一般不飽和。第U階段（ti t2 ）是恒流升速階段。在這個階段中，ASR始終是飽和的，轉速環(huán)相當于開環(huán)，系統(tǒng)成為恒值電流給的 Um下的電流調節(jié)系統(tǒng),基本上保持電流Id恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉速呈線性增長。與此 同時，電動機的反電動勢E也按線性增長，對電流調節(jié)系統(tǒng)來說，E是一 個線性漸增的擾動量，為了克服這個擾動，Ud。和Uc也必須基本上按線性 增長，才能保持Id恒定。ACR采用PI調節(jié)器時，為了使其輸出量按線性 增長，其輸入偏差電壓 Ui二5皿-5必須維持一定的恒值，也就是說，Id 應略小于Idm。此外，為了保證電流環(huán)的這種調節(jié)作用，在起動過程中ACR 不應飽和，電力電子裝置 UPE的最大輸出電壓也需留有余地。第川階段（t2以后）是轉速調節(jié)階段。當轉速上升到給定值n“ = n。時， 轉速調節(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Um，所以電動