【正文】 工作原理如圖2所示，圖中標出了兩個調(diào)節(jié)器輸入輸出的電壓的實際極性，他們是按照電力電子變換器的控制電壓U為正電壓的情況標出的，并考慮到運算放大器的倒相作用。進一步培養(yǎng)學生獨立分析和解決實際工程技術(shù)問題的能力。2 課程設(shè)計的主要內(nèi)容 系統(tǒng)的組成如圖1所示，為了使轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）和電流調(diào)節(jié)器（ACR），二者之間實行嵌套（或稱串級）連接，且都帶有輸出限幅電路。圖2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 系統(tǒng)的靜特性分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)如圖3所示，兩個調(diào)節(jié)器均采用帶限幅作用的PI調(diào)節(jié)器。第Ⅰ階段是電流上升階段。從內(nèi)環(huán)開始，逐步向外擴展。（1）確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù)T=。min/r，要求轉(zhuǎn)速無靜差，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤10%。圖8 電流環(huán)的仿真模型圖9（a）的PI參數(shù)是根據(jù)上述電流環(huán)設(shè)計的結(jié)果設(shè)定的，參數(shù)關(guān)系是KT=。圖10 轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真模型沈 陽 大 學課程設(shè)計說明書 雙擊階躍輸入模塊把階躍值設(shè)置為10。KT過小時，系統(tǒng)的動態(tài)性能滿足不了使用要求的需要。KT過小時，沈 陽 大 學課程設(shè)計說明書 系統(tǒng)的動態(tài)性能滿足不了使用要求的需要。芯片用作比較器正常工作；（10）進行進一步測試，芯片用作比較器時不能正常工作。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的缺點及解決方案由雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)得分析可知，該系統(tǒng)的最大特點是電動機的上升加速度/可以任意控制，起動過程能實現(xiàn)時間最優(yōu)控制。如果生產(chǎn)工藝要求不允許有超調(diào)，如何來解決這個問題呢？問題關(guān)鍵點已經(jīng)明確，如果能找到一種方法即讓轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入信號極性改變，又要讓實際轉(zhuǎn)速不超調(diào)，問題就會全面解決。電流調(diào)節(jié)器的作用（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓U（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。因此，它具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應特性。如果要求快速克服電網(wǎng)的干擾，必須對電樞電流進行調(diào)節(jié)。在設(shè)計過程快完成時，我的設(shè)計又出現(xiàn)了兩個難點，一是在設(shè)計過電流保護環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，要求是在控制電路中檢測到電流，然后能馬上切斷晶閘管的電壓實現(xiàn)保護。這次課程設(shè)計讓我學到了很多，不僅是鞏固了先前學的自動控制系統(tǒng)的理論知識，而且也培養(yǎng)了我的動手能力，更令我的創(chuàng)造性思維得到拓展。二是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動結(jié)束時，轉(zhuǎn)速必須出現(xiàn)超調(diào)才能使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR退出飽和狀態(tài)，如果生產(chǎn)工藝要求不允許有超調(diào)，如何來解決這個問題呢？最終我總結(jié)了兩種法案，一是瞬間降低轉(zhuǎn)速給定電壓，二是自動提高轉(zhuǎn)速反饋電壓。課程設(shè)計讓我們走出了課堂的局限，能夠讓自己親身實踐，設(shè)計雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。這主要是因為在單閉環(huán)系沈 陽 大 學課程設(shè)計說明書 統(tǒng)中不能完全按照要求來控制動態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復正常。這里我就不一一介紹。（2）第Ⅰ第Ⅲ階段的電流上升率不能控制。因此，在雙閉環(huán)直流調(diào)節(jié)系統(tǒng)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓擾動所引起的動態(tài)速度變化要比在單閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中小的多[4]。LM393的電機保護電路圖如圖16所示。以KT=Ⅰ+，很快地得到了電流環(huán)的階躍響應的仿真結(jié)果如圖12(b)所示；以KT=+，同樣得到了電流環(huán)的階躍響應的仿真結(jié)果如圖12(c)所示；以KT=+，同樣得到了電流環(huán)的階躍響應的仿真結(jié)果如圖12(d)所示。以KT=Ⅰ+，很快地得到了電流環(huán)的階躍響應的仿真結(jié)果如圖11(b)所示；以KT=+，同樣得到了電流環(huán)的階躍響應的仿真結(jié)果如圖11(c)所示；KT=數(shù)為10+，同樣得到了電流環(huán)的階躍響應的仿真結(jié)果如圖11(d)。給定KT=，超調(diào)量為0；而當給定KT=，%。轉(zhuǎn)速小時間常數(shù)T。（2）選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求≤5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入時間常數(shù)為T的給定濾波環(huán)節(jié)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋的作用，分別設(shè)置了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器。換句話說，飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。圖中ASR為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，ACR為電流調(diào)節(jié)器，TG為測速發(fā)電機，TA為電流互感器，UPE為電力電子變換器，為轉(zhuǎn)速給定電壓，為轉(zhuǎn)速反饋電壓，為電流給定電壓，為電流反饋電壓。目的是使學生鞏固和加深課程的理論知識，結(jié)合實際，融會貫通。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓U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U限制了電力電子變換器的最大輸出電壓U[1]。第Ⅱ階段是恒流升速階段。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，應該首先設(shè)計電流