轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-wenkub
2022-10-18 09:09:23 本頁(yè)面
【正文】 電流反饋系數(shù) 0* nnUU nn ?? ???dLdii IIUU ?? ???*sdLnesdesdc K RIUCK RInCKUU ????? ?/*0max*nUnm??dmimIU *??成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 6 2 系統(tǒng)參數(shù) 參數(shù)要求 某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下： 直流電動(dòng)機(jī)： 220V， 136A， 1460r/min， Ce=，允許過(guò)載倍數(shù)λ =； 晶閘管裝置放大系數(shù)： Ks=40； 電樞回路總電阻： R=； 時(shí)間常數(shù)： Ti=， Tm=； 電流反饋系數(shù)：β =（≈ 10V/）。 在負(fù)載電流小于 Idm 時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)節(jié)作用。 （ 2） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和 ASR輸出達(dá)到限幅值時(shí)，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)轉(zhuǎn)Ks1CeRαβA S RA C RUnUn*Ui*UiUcUd 0IdIdRnEdiinnIUUnnUU????????*0* 0* nUn n ???d dL dmI I I??成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 4 速環(huán)不再產(chǎn)生影響。形成了轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱雙閉環(huán)系統(tǒng)）。 0tIdnnId m Id mId L成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖 11所示。 （ 2）在起動(dòng)（或制動(dòng)）過(guò)渡過(guò)程中，希望始終保持電流（電磁轉(zhuǎn)矩）為允許的最大 值，使調(diào)速系統(tǒng)以最大的加（減）速度運(yùn)行。相對(duì)于單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲的控制盒轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過(guò)程的弱點(diǎn)，雙閉環(huán)控制則很好的彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷， 雙閉環(huán)控制可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流的兩種負(fù)反饋的分別作用，從而獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)特性。其良好的動(dòng)態(tài)性能主要體 閑 在其抗負(fù)載擾動(dòng)以及抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)之上。 （ 3）當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時(shí)，最好使電流立即降下來(lái)，使電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，從而迅速轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 圖 12 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖 ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR電流調(diào)節(jié)器 TG測(cè)速發(fā)電機(jī) TA電流互感器 UPE電力電子調(diào)節(jié)器 Un*轉(zhuǎn)速給定電壓 Un轉(zhuǎn)速反饋電壓 Ui*電流給定電壓 Ui電流反饋電壓 在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流 。 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu) 圖 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR的輸出限幅電壓決定了電流給定的最大值，電 流調(diào)節(jié)器 ACR 的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓，當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出達(dá)到限幅值，輸入量的變化MTGA SR A CR U PETA ~nnU nU n *U iU cU dI dIU i *成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 3 不再影響輸出，除非有反向的輸入信號(hào)使調(diào)節(jié)器退出飽和； 當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)， PI 調(diào)節(jié)器工作在線性調(diào)節(jié)狀態(tài)，其作用是使輸入偏差電壓在穩(wěn)態(tài)時(shí)為零。 雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到 Idm時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為飽和輸出 U*im，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(wú)靜差。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=（≈ 10V/nN）， 要求轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σ n≤ 10%。 電流調(diào)節(jié)器 的 結(jié)構(gòu)選擇 要求σ i≤ 5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)差，按典型 I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)5%i? ?成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 7 器。 取 KITΣ i=，則 （ 2） 轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)。實(shí)際上，由于 是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)， ASR 飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按 ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。 圖 31 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 Toi—— 電流反饋濾波時(shí)間常數(shù)； Ton—— 轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常數(shù) 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 反電動(dòng)勢(shì)與電流反饋的作用相互交叉，給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)麻煩。 圖 33 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其化簡(jiǎn) (b）等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng) Ts 和 T0i 一般都比 Tl 小得多，可以近似為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為 T∑ i = Ts + Toi lmci TT13?? I d ( s )U d 0 ( s )K sTss + 1A C RUc( s )1 / RTls + 1βTo is + 11To is + 1Ui*( s )( a )Ks/ R( Tls + 1 ) ( TΣ is + 1 )A C RUi*( s )βId( s )( b )Uc( s )βTo is + 1?)(*sui成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 13 簡(jiǎn)化的近似條件為 圖 34 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其化簡(jiǎn) (c）小慣性環(huán)節(jié)近似處理 電流調(diào)節(jié)器選擇： PI型的電流調(diào)節(jié)器， Ki 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； τ i 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中等效 為 電流的閉環(huán)控制把雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對(duì)象近似地等效成只有較小時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié) 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(gè)重要功能。 ASR 采用 PI 調(diào)節(jié)器 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(shí)間常數(shù)。 ASR 開(kāi)始退飽和時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)電流 Id 仍大于負(fù)載電流Idl ，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，直到 Id Idl 時(shí)，轉(zhuǎn)速才降低。t0Δ nΔ nm a x0成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 19 圖 312 調(diào)速系統(tǒng)的等效動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 (a)以轉(zhuǎn)速 n 為輸出量 只考慮穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 n*以上的超調(diào)部分，Δ n=nn*，坐標(biāo)原點(diǎn)移到 O’點(diǎn)，
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