轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)仿_真分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-04-08 06:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2375 Nm MNGD nT T? （ 5） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器用表示，其傳遞函數(shù)如下 ? ?? ?nnA S RnK τ s1Ws τ s ?? （ 6） 電流調(diào)節(jié)器用表示，其傳遞函數(shù)如下 ? ?? ?iiA C RiK τ s1Ws τ s ?? （ 7） 3 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速器的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 電流調(diào)節(jié)器的初步設(shè)計(jì) 電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn) 在圖 3，該設(shè)計(jì)主要問(wèn)題體現(xiàn)在反電動(dòng)勢(shì)和電流反饋的作用是一樣的，兩者發(fā)生重合，但其實(shí)卻大相徑庭，其實(shí)它們是成正比關(guān)系。大多數(shù)情況下，機(jī)電時(shí)間常數(shù) Tm 遠(yuǎn)大于系統(tǒng)中的電磁時(shí)間常數(shù) TL，我們可以認(rèn)為電流的變化總是要比轉(zhuǎn)速的變化要快得多。如圖 3 所示 ，我們忽略了反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)的影響，得到的近似條件 ci ml1ω 3 TT? （ 8） 淮南師范學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)論文 7 * ()iU s A CR()iU s??()CU S011iTs ? 1SK sTs ?1/1lRTs ?0 1iTs??0 ()dU S ()dIS 圖 3 不計(jì)反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響時(shí)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 如果將反饋濾波和給定濾波也進(jìn)行等效，接著把給定信號(hào)改成 ? ?*iU s /β ，這樣一來(lái)電流環(huán)就可以被視為為一個(gè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)。如圖 4 所示 ? ?*iUs??? 0 1iTs ? ?A CR? ? ? ?/11sslKRT s T s??? ?cUs ? ?dIs 圖 4 電流環(huán)被等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)時(shí)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 此外，因?yàn)?TS和 TOI遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 TL，我們就可以忽略不計(jì)，把他們一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，則時(shí)間常數(shù)為 Σi s oiT T T?? （ 9） 則簡(jiǎn)化圖為圖 5 所示。簡(jiǎn)化的近似條件為 ci S oi11ω 3 T T? （ 10） A CR? ? ? ?Σ i /11s lKRT s T s???? ?cUs ? ?dIs? ?*iUs??? 圖 5 近似處理之后的小慣性環(huán)節(jié)的電流動(dòng)態(tài)框圖 淮南師范學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)論文 8 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 為了實(shí)現(xiàn)電流無(wú)靜差， 從中得到理想化的堵轉(zhuǎn)特性，由圖 5 可知，我們需要采用型系統(tǒng)較為穩(wěn)妥。另外，考慮到動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，我們不允許電樞電流受到突加控制。這是為了來(lái)確保電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)允許值，這樣一來(lái)，我們可以忽略電壓的波動(dòng)和及時(shí)抗干擾作用。為此，電流環(huán)主要看它的跟隨性能就可以了，所以顯而易見(jiàn)我們應(yīng)該選擇典型 Ι 型系統(tǒng)。 由圖 5 可知，電流環(huán)控制的對(duì)象是雙慣性的，這樣我們采用 PI 型的調(diào)節(jié)器就可以校正獲得典型 I 系統(tǒng)了。這樣我們就得到了如下的傳遞函數(shù) ? ?? ?iiA C RiK τ s1Ws τ s ?? （ 11） 又因?yàn)榭刂茖?duì)象中的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)可以和調(diào)節(jié)器零點(diǎn)互相抵消 ilτ T? （ 12） 那么電流環(huán)的動(dòng)態(tài)框圖就變得簡(jiǎn)潔明了。如圖 6 所示的典型形式。其中 isI iKKβK τR? （ 13） ? ?Σ iT1 IKs ?? ?*iUs? ? ?dIs?? 圖 6 典型型系統(tǒng)中電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)校正框圖 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)的計(jì)算 1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) sT ? 。 2）電流環(huán)內(nèi)小時(shí)間常數(shù) ΣiT ? 。 3）電磁時(shí)間常數(shù) lT l L 3 .2 5 m HT 0 .0 3 2 5 sR 0 .1 Ω? ? ? （ 14） 淮南師范學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)論文 9 我們初步設(shè)計(jì)在保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差的前提下，要求 iσ 10%? ，這樣可以用電流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)典型型系統(tǒng)。我們之所以采用 PI 型電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)是因?yàn)殡娏鳝h(huán)所控制的對(duì)象是雙慣性的。傳遞函數(shù)為： ? ? ( 1)ACR Ki iSWs iS?? ?? 經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)后，我們發(fā)現(xiàn)電流環(huán)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為 li Σ iT 0 . 0 3 2 5 sσ % 8 . 7 8 % 1 0 %T 0 . 0 0 3 7 s? ? ? ? 符合要求。 電流反饋系數(shù)： β / A? 電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益： I Σ i0 .6 9 0 .6 9K 1 8 6 .4 9T 0 .0 0 3 7 s? ? ? （ 15） ACR 的比例系數(shù)為 Iii sK τ R 1 8 6 . 4 9 0 . 0 3 2 5 0 . 1K 0 . 0 1 5 8K β 8 5 0 . 4 5??? ? ?? （ 16） 那么電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： ? ?? ?0 . 0 3 2 5 S 10 . 0 1 5 8 2 0 , . 0 3 2 5 SA C RWS a ??? （ 17） 經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)后，電流環(huán)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)為 iσ % % 10%?? 。 因?yàn)殡娏鳝h(huán)的截止頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率，電樞電流閉環(huán)傳遞函數(shù)可以等效為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，則： ? ? 0 .0 0 20 .0 1 4 5 1CFS S? ? （ 18） 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) 由圖 7 可知，電力電子變換器的控制電壓 UC 實(shí)際上就是調(diào)節(jié)器的輸出電壓。其中，電流的給定電壓 *iU 為。則電流負(fù)反饋電壓為 dβI? 。 運(yùn)算放大器的相應(yīng)公式如下 淮南師范學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)論文 10 ii 0RK R? （ 19） i i iτ RC? （ 20） oi 0 oi1T R C4? （ 21） ++ β IdR0/ 2 R0/ 2R0/ 2R0/ 2RiRb a lCiCo
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