【正文】 由于中頻段的狀況對控制系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)起著決定性的作用，因此 h 只是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。 Φ(ω)=90otg1T∑iω γ(ω)=90otg1T∑iω 根據(jù)典型 I型系統(tǒng)動態(tài)跟隨指標(biāo)和頻域指標(biāo)的參數(shù)的關(guān)系 ,當(dāng) KIT∑i= 時(shí) , 阻尼比ξ=，振蕩指標(biāo) MP=1，截止頻率 ωci=KI= 因此 Φ(ω)=90otg1T∑iω= γ(ωci)=180Φ(ω)= （ 2） 跟隨性能指標(biāo) σi%=%5% 上升時(shí)間 tr=∑i=*= 超調(diào)時(shí)間 tm=∑i=*= 調(diào) 節(jié)時(shí)間 tS=6T∑i=6*= 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù) 在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào) 節(jié)器時(shí)，可把已設(shè)計(jì)好的電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。一般情況下 ,當(dāng)控制對象的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)之比 TL/T∑I ≥10時(shí) ,典 Ⅰ 系統(tǒng)的抗擾恢復(fù)時(shí)間還是可以接受的。這樣，在設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)作用， 而將電動勢反饋?zhàn)饔脭嚅_，從而得到忽略電動勢影響的電流環(huán)近似結(jié)構(gòu) 。V KS ? R 1/Ce ? ASR ACR AVR UI UN UU U 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 18 由于 ? ??? 1,1 ??? sWRK R ussu 因此，電壓環(huán)簡化后可視為電流環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，化簡后如 43： 圖 43 電壓環(huán)化簡圖 sKSW vvAVR ?? ）（ 1)( v ?? (43) 式中 vK — 電壓 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) v? — 電壓 調(diào)節(jié)器的 超前時(shí)間常數(shù) 為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對消，選擇 lTV?? ,則 RKKK v svV ? ???,???s vVv K RKK ? lT?v? =, 再 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 按所用運(yùn)放取 R0 =40k(Ω)， 則 Rv = KvR0 = (Ω) Cv =τv /Rv= Cov =4Tov /R0 =4*在工程實(shí)際中 Rv取 6kΩ, FCFC ov ?? ,1v ?? ???sv?U AVR Id(s) ? ?1)1( / 39。 下面我們就應(yīng)用這種方法來分析計(jì)算錯(cuò)位無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng) ，其三環(huán)調(diào)速靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如 圖 41： 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 17 圖 41 錯(cuò)位無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 AVR 電壓內(nèi)環(huán)的設(shè)計(jì) AVR 的模型簡化 及參數(shù)計(jì)算 AVR 的設(shè)計(jì)采用積分調(diào)節(jié)器，其分析過程如下。此時(shí)，同步電壓的選取結(jié)果見表 。為了避免或減輕這種影響，須采用抑制電流脈動的措施，主要是：設(shè)置平波電抗器；增加整流電路相數(shù)；采用多重化技術(shù)。 2） 防止動態(tài)環(huán)流，保證電流安全換向。具體地說，在 α=β 配合控制的有換流可逆調(diào)速系統(tǒng)中，兩組觸發(fā)脈沖的配合關(guān)系是 orf 180???? ， 0c?U 時(shí)的初始相位整定在 orf 90???? ，從而消除了直流平均環(huán)流，但仍存在瞬時(shí)脈動環(huán)流。在可逆調(diào)速系統(tǒng)中，正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)可利用反組晶閘管實(shí)現(xiàn)回饋制動，反轉(zhuǎn)時(shí)同樣可利用正組晶閘 管實(shí)現(xiàn)回饋制動，總結(jié)起來，可將可逆線路的正反轉(zhuǎn)時(shí)的晶閘管和電機(jī)狀態(tài)總結(jié)為表 。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于 主電路參數(shù)的選擇 ,控制 電路的設(shè) 計(jì)，在控制電路設(shè)計(jì)中詳細(xì)描述電流調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，和 電 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 5 壓調(diào)節(jié)器 的設(shè)計(jì)方案。計(jì)算機(jī)仿真基本內(nèi)容包括系統(tǒng)建模、仿真算法、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果顯示、分析與驗(yàn)證等環(huán)節(jié)。也可對錯(cuò)位無環(huán)流系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆調(diào)速系統(tǒng)解決了電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行和回饋制動問題，但是，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會產(chǎn)生不流 過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱做環(huán)流。電力拖動自動化的發(fā)展，為工業(yè)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步打開了更廣闊的前景。隨著生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 2 電力拖動及其自動化得到不斷的發(fā)展。直流拖動控制系統(tǒng)在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流拖動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以首先應(yīng)該掌握好直流系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 ：直流電動機(jī) ， 錯(cuò)位無環(huán)流 ， Matlab 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 III Abstract The DC motor has a good starting and braking performance, easy to smooth the governor, in a broad range has been widely applied in the field of highperformance controllable electric drive. DC drive control systems in the theory and practice more mature, it is the foundation of the AC Drivecontrol system should first master the DC system. The control of physical quantities from the production machinery, electric drive automatic control system has a speed control system, position servo system, tension control system, multimotor synchronous control system and other types, a variety of systems are often by controlling the speed to achieve, and thus the speed control system is the most basic drag control systems. In many production machinery, and often require the motor not only rotating, but also rapid braking, you need fourquadrant operation characteristics, must be reversible speed control system. The DC motor is the most mon type of motor,obtains the widespread application in various of DC motor39。電機(jī)調(diào)速問題一直是自動化領(lǐng)域比較重要的問題之一。 從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來看，電力拖動自動控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)，位置隨動系統(tǒng)，張力控制系統(tǒng)，多電動機(jī)同步控制系統(tǒng)等多種類型，而各種系統(tǒng)往往都是通過控制轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的，因而調(diào)速系統(tǒng)是最基本的拖動控制系統(tǒng)。所以，錯(cuò)位無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中不存在任何的環(huán)流。由于它 具有良好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，高效率，優(yōu)異的動態(tài)特性，現(xiàn)在仍是大多數(shù)調(diào)速控制電動機(jī)的最優(yōu)選擇。因此，直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用研究有實(shí)際意義在工程實(shí)踐中，有許多生產(chǎn)機(jī)械要求在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行速度的平滑調(diào)節(jié) 并且要求有良好的靜、動態(tài)性能。電力拖動系統(tǒng)的發(fā)展，亦按著從低級到高級、從簡單到復(fù)雜的一般規(guī)律 。因此，還是應(yīng)該首先很好地掌握直流拖動 控制系統(tǒng)。 邏輯無環(huán)流系統(tǒng)目前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的 可逆系統(tǒng)， 但是應(yīng)用到電氣元件較多 ,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 ,當(dāng)一組晶閘管工作時(shí)，用邏輯電路封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖，使它完全處于阻斷狀態(tài)，確保兩組晶閘管不同時(shí) 工作，從根本上切斷了環(huán)流的通路，這就是邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng) .而錯(cuò)位無環(huán)流系統(tǒng) 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 , 調(diào)整方便，但與邏輯無環(huán)流系統(tǒng)相比，切換特性較差，在某些切換條件下的切換死區(qū)較大。 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真 計(jì)算機(jī)仿真是指以計(jì)算機(jī)為主要工具，運(yùn)行真實(shí)系統(tǒng)或預(yù)研系統(tǒng)的仿真模型。 Simulink 的概念性仿真模塊允許用戶在一個(gè)框架下對含有控制環(huán)節(jié)、機(jī)械環(huán)節(jié)和電子電機(jī)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真，這是目前其他計(jì)算機(jī)語言無法做到的。由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕枰赡孢\(yùn)行時(shí)經(jīng)常需要采用倆組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路，如圖 21，電動機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，由正組晶閘管 VF 供電；反轉(zhuǎn)時(shí)，由反組晶閘管 VR 供電。 瞬時(shí)脈動環(huán)流 兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會產(chǎn)生脈動的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動環(huán)流。在錯(cuò)位 無環(huán)流系統(tǒng)中增設(shè)了電壓內(nèi)環(huán)。 圖 31 主電路 晶閘管的選擇 考慮到電網(wǎng)電壓的波動和操作過電壓等因素，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該有 2—3 倍的電壓設(shè)計(jì)裕量，則晶閘管的額定電壓值為 ? ? ~2 EU N ?? 。 usa1234567111091413128161512345671110914131281615KJ004KJ004 1 5 V+ 15 V12345671110914131281615KJ004RP6 RP3( 1~ 6 腳為 6 路單脈沖輸入)1 2 3 4 5 6 711 10914 13 12816 15KJ 0 4 1( 1 5 ~ 1 0 腳為 6 路雙脈沖輸出)至 VT1usbuscupucoR19R13R20R14R21R15R9R3R6R18R8R2R5R17R7R1R4R16R10R11R12C7C4C1C8C5C2C9C6C3RP4RP1 RP5RP2至 VT2至 VT3至 VT4至 VT5至 VT6 圖 32 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 同步變壓 器的設(shè)計(jì) 觸發(fā)電路應(yīng)保證每個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系。 第二步，再選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標(biāo) 這樣做，就把穩(wěn)、準(zhǔn)、快抗干擾之間互相交叉的矛盾問題分成兩步來解決，第一步先解決主要矛盾 — 動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度，然后在第二步中進(jìn)一步滿足其它動態(tài)性能指標(biāo)。s 1??sTsTRR s Id K39。它代表轉(zhuǎn)速環(huán)輸出量對電流環(huán)的影響。參閱相關(guān)數(shù)據(jù) ，三相橋式電路的平均時(shí)空時(shí)間 Ts= （ 2） 電流濾波時(shí)間常數(shù) Toi 三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是 ,為了基本慮平波頭，應(yīng)有 Toi,=,因此取 Toi,=2ms (3) 電流環(huán)時(shí)間常數(shù) T∑I = Ts+Toi= 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 首先應(yīng)決定要把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng) ,電流環(huán)的一項(xiàng)重要作用就是保持電樞電流在動態(tài)過程中不超過允許值 ,因而在突加控制作用時(shí)不希望有超調(diào) ,或者超調(diào)量越小越好。 電流環(huán) 校驗(yàn)近似條件 電流環(huán)的截止頻率 ωci =KI = （ 1） 晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件 ωci ≤1/3Ts (414)現(xiàn)在 ， 1/3TS=1/3*=ωci ，滿足近似條件 。 )(* sU n ?? )( sU i )( sI d )(snASR 12 /1 ?? sT i ? 1?sTon?11 ?sTon )a ?? )( sI dL sCeTRm )b?)(* sU n?? )( sIdASR ? 12 / ?? sT n ?? )( sn? )( sI dL sC eTRm )c?)(* sU i?? )( sn)1()1(2 ??? sTssKnnN ? 圖 44 轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其近似處理 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 (1) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)選用典型 Ⅱ 型系統(tǒng)的原因 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速