運動系統(tǒng)課程設(shè)計--雙閉環(huán)v-m調(diào)速系統(tǒng)中主電路電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-09 19:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 級連接，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)，這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般采用PI調(diào)節(jié)器，這樣就構(gòu)成了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖如圖2所示。兩個調(diào)節(jié)器輸出都帶有限幅，ASR的輸出限幅Uim決定了電流調(diào)節(jié)器ACR的給定電壓最大值Uim；電流調(diào)節(jié)器ACR輸出限幅電壓Ucm限制了整流器輸出最大電壓值和最小觸發(fā)角α。 系統(tǒng)的靜特性與動特性靜特性：在正常負載情況下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和，電流調(diào)節(jié)器也不飽和。穩(wěn)態(tài)時，依靠調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用，它們的輸入電壓偏差電壓都是零，因此，系統(tǒng)具有絕對硬的靜特性。當(dāng)電動機的負載電流上升時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出也將上升，當(dāng)Id上升到一定數(shù)值時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出達到限幅值，轉(zhuǎn)速環(huán)失去調(diào)節(jié)作用，呈開環(huán)狀態(tài)，速度的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生那個影響，此時只剩下電流環(huán)起作用。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：動特性：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)如圖4所示，由于電流檢測信號中常含有交流分量，須加低通濾波，其濾波時間常數(shù)Toi按需要選定。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號中的交流分量，但同時也給反饋信號帶來了延滯。為了平衡這一延滯作用，在給定信號通道中加入一個相同時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。其作用是：讓給定信號和反饋信號經(jīng)過同樣的延滯，使二者在時間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜?，從而帶來設(shè)計上的方便。由測速發(fā)電機得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電機的換向紋波，因此也需要濾波，濾波時間常數(shù)用Ton表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道中也配上時間常數(shù)為Ton的給定濾波環(huán)節(jié)。 電流環(huán)的設(shè)計（1）確定時間常數(shù)①電流環(huán)小時間常數(shù)：由于已給,因此=+=；②電樞回路時間常數(shù)：=L/R=。（2）確定電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)①結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)性能指標(biāo)要求: , ,抗干擾性能適中,因此電流環(huán)按典型型系統(tǒng)設(shè)計，調(diào)節(jié)器選用PI,其傳遞函數(shù)為②參數(shù)計算 ，為了將電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)，τi應(yīng)對消控制對象中的大慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)T1，即取τi=T1=；為了滿足σi≤5%的要求，應(yīng)取Kop，iT∑i=，因此，有Kop，i=1/2T∑i=1/2*=于是可以求得ACR的比例放大系數(shù)為Ki=Kop，iτiR/βKs=***40=校驗近似條件：a．晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似條件wci≤1/3Ts，wci= Kop，i=，而1/3Ts=；b．電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件wci≤ 1/3(1/TsToi)1/2，而1/3(1/TsToi)1/2= wci，顯然也滿足近似條件。③忽略反電動勢對電流環(huán)影響的條件 由于，；所以，；因此。查表1（典型Ⅰ型系統(tǒng)參數(shù)與動態(tài)跟隨性能指標(biāo)的關(guān)系），設(shè)計后電流環(huán)可以達到的動態(tài)指標(biāo)為=%5%,滿足設(shè)計要求。表1 典型Ⅰ型系統(tǒng)參數(shù)與動態(tài)跟隨性能指標(biāo)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系KT足跡系數(shù)上升時間超調(diào)量0%%%%%截止頻率相角裕量 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計（1）確定時間常數(shù)①電流環(huán)等效時間常數(shù)：由于電流環(huán)按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計，且參數(shù)選擇為Kop,i, T∑i=，因此電流環(huán)等效時間常數(shù)為2 T∑i=2=。②轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)T∑n：已知轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)為Ton= ，因此轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)T∑n=2 T∑i+Ton=+=。（2）確
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