轉(zhuǎn)速、直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

轉(zhuǎn)速、直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)引言：目前，需要高性能可控調(diào)速系統(tǒng)的領(lǐng)域多數(shù)都采用直流調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速、電（簡(jiǎn)稱雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程。一、總體設(shè)計(jì)0～15V0～10V范ASRACR的輸入，ACRH橋。電流環(huán)反饋PWM二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、電源部分781515V電壓。在78150～10V之間。原理圖如圖-1所示。圖-11μF470μF，高頻和低頻都不會(huì)產(chǎn)生干擾。2、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用前必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，它包含在轉(zhuǎn)ASR中。因?yàn)閿_動(dòng)作用點(diǎn)后會(huì)有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，故轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函性能好的要求。由此，ASRPI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：W K

s1nASR

n sn含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖-2所示：3、電流調(diào)節(jié)器在設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器時(shí)，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s1WACR

(s)K ii si含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖-3所示：4、鋸齒波發(fā)生器及比較電路鋸齒波電壓產(chǎn)生電路包括同相輸入遲滯比較器和充放電時(shí)間常數(shù)不等的積分器兩部分。該電路由于電容C的充放電途徑不相同，使得輸出端成為鋸齒波電壓。鋸齒波電壓產(chǎn)生電路如圖-4所示：圖-45、H橋及隔離驅(qū)動(dòng)電路PWMM兩端電壓U的極性隨全控型電力電子器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)而改變。可逆PWM變換器的PWM變換器的四個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖-5所示：圖-5三、系統(tǒng)參數(shù)整定一、電流環(huán)的設(shè)計(jì)1、時(shí)間常數(shù)確定滯后時(shí)間常數(shù)T。1s1因?yàn)門

1 ，故平均失控時(shí)間T=

=0.0005s。smax mf s 2smax電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)由題目條件可知Toi

0.001s。故按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取Ti

TTs

=0.0015s。選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)

T 0.015根據(jù)設(shè)計(jì)要求：

5%，雖然 i T

10，但由于對(duì)電流超調(diào)量有較0.0015i嚴(yán)格的要求，對(duì)抗擾指標(biāo)卻沒(méi)有具體要求，因此電流環(huán)仍按典I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此用PI型電流調(diào)節(jié)器，設(shè)計(jì)成典I型系統(tǒng)時(shí)其傳遞函數(shù)為：is1i選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù)

WACR

(s)Ki siACR超前時(shí)間常數(shù)：T0.015si l電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益：要求 5%時(shí),查表得K

0.5,因此i0.5

IiK s333.33sI于是ACR的比例系數(shù)為

T 0.0015iRiKiKiI Ks已知0.015sRK2.i s由題目所給條件可知最大允許電流Idm

2I

nom

，則電流反饋系數(shù)為：U* imIdm

10 /A23.7R帶入以上數(shù)據(jù)有：

KiKI

i =6.167K校驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為w Kci I

s333.33s1.晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：W 1ci s而13Ts

130.0005

666.67s1Wci

，即滿足近似條件1TmTl忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)對(duì)電流環(huán)影響的條件：Wci1TmTl1TmTl10.20.015而 3 =31TmTl10.20.015小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：Wci

1 13 TT1 13 1 13 TTsoi1 1而 471.4s

，即滿足近似條件3 0.00050.001計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容R0

oi40K，各電阻和電容值計(jì)算如下：RKRi i

6.17340K246.92K，取240K0.015C ii Ri

240103

106uF0.06uF,取0.06uF40.001C oi 106uF取oi R0

40103由以上參數(shù)可見(jiàn)，電流環(huán)可達(dá)到的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：%4.3%5%,滿足設(shè)計(jì)要求。二、轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)1.確定時(shí)間常數(shù)已知Ton

0.005s，由電流環(huán)設(shè)計(jì)可知，Ti

0.0015s故轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)Tn選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)

Ti

0.008sIIASRPI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：s1選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)

W K nASR n n按題目要求并參照課本相關(guān)表格，取h=5，則ASR的超前時(shí)間：轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益：

hTn

50.008s0.04s已知：

K h1N 2h2T n

62250.0082

1875s21.35,C0.12Vmin/r,T0.2s,R8,10e m10T 0.008s,n

U*nmnmax

rmin)200ASR的比例系數(shù)為：

(h1)CTK n 2hRT

m6.075n校驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為：w Kcn Nn

18750.0475s1電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件：w 1cn i而現(xiàn)在1 s133.33s1 50.0015i

cn滿足簡(jiǎn)化條件113 113 Tioncn而現(xiàn)在

113 Tion12113 Tion120.00150.005

滿足近似條件3計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容參照課本轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖，已知R0

on40K,則RKRn n

6.07540K243K,取240K0.04C nn Rn

240103

106uF0.17uF,取0.2uF40.005C on 106uF0.5uF取0.5uFon R0校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量

40103參考課本公式有：n

%(

C n Tmax%)2(z) nomnC n* Tb mCh=5,

max%81.2%;Cb又因?yàn)槭强蛰d啟動(dòng)到轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，故負(fù)載系數(shù)為z0,n*nI R 83.7

nom

,2而n

nom

dnom Ce

0.12

r/min246.67r/min,因此 81.2%22246.670.00816%20%即滿足設(shè)計(jì)要求。n 200 0.2過(guò)度過(guò)程時(shí)間當(dāng)h取5時(shí)，由課本表2-7可知，t/T8.80，故過(guò)度過(guò)程時(shí)間為：vCTnttts 2

eR(Idm

mI dL

8.80Tn

0.0818.800.008s0.151s0.5s。tv四、參考文獻(xiàn)

8.80Tn

8.800.008s0.07s0.1s.陳伯時(shí)主編.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（4版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.低頻弟子線路.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010爾桂花 竇曰軒編.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社，2002錢平主編.交直流傳動(dòng)控制系統(tǒng).北京.高等教育出版社，2001部分參考網(wǎng)上資料五、附錄1、系統(tǒng)原理圖2、心得體會(huì)本次設(shè)計(jì)直流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)我有所啟發(fā)，也檢驗(yàn)了自己在課堂上學(xué)習(xí)知識(shí)掌握的深淺。對(duì)于本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我的感受主要有以下幾點(diǎn)：I波作用，能夠一定頻段的