轉速電流雙閉環(huán)直流調速系統課程設計(編輯修改稿)
2025-07-22 03:59 本頁面
【文章內容簡介】 U2Φ）/（fdSiId/U2Φ）10↑3=（300（5%~10%）12/（380））=~。綜合（1）（2），則平波電抗器電感值可取為Ld=450mH。但由以上公式計算得到的電感值均是電路總電感，其中包括負載電動機的電感LD與變壓器漏感LB,因此外接平波器電抗器Ld應減去LD和LB。電動機電感LD值按下式計算：LD=KD UeD103/（2pneDIeD）（mH）式中，UeD、IeD、neD為直流電機的額定電壓、額定電流與額定轉速；P為電機極對數；KD為計算系數，一般無補償電機KD=8~12。則電動機電感LD= KD UeD103/（2pneDIeD）=（8~12）220103/（21150012）（mH）=~?？扇D=50mH?？紤]到變壓器漏感一般很小，故忽略變壓器漏感。則三相全控橋整流器輸出串接平波電抗器的電感量為Ld= L1?(2LB+ LD)≈L1LD=400mH。橋式整流電路的濾波電容取值在工程設計中，一般由兩個切入點來計算。一是根據電容由整流電源充電與對負載電阻放電的周期，再乘上一個系數來確定的，另一個切入點是根據電源濾波輸出的波紋系數來計算的，無論是采用那個切入點來計算濾波電容都需要依據橋式整流的最大輸出電壓和電流這兩個數值。通常比較多的是根據電源濾波輸出波紋系數這個公式來計算濾波電容。C≥（fp（Uomax/Iomax）Su）式中，；fp是整流電路的脈沖頻率；Uomax是整流電路最大輸出電壓；Iomax是整流電路最大輸出電流；Su是電壓紋波系數。對于本設計采用的三相全控橋整流電路，輸出電壓220V，輸出電流12A，波紋系數取8%，濾波電容為C≥（fp（Uomax/Iomax）Su）=（300（220V/12A））=。取C=1000μF。第二章 調節(jié)器設計本設計采用工程設計方法來設計轉速、電流反饋控制直流調速系統的調節(jié)器。原則是先內環(huán)后外環(huán)。即先進行電流環(huán)的設計，再進行轉速環(huán)的設計。（一） 電流調節(jié)器設計。（1）整流裝置滯后時間常數TS：由附表21可知三相橋式電路平均失控時間TS=。（2）電流濾波時間常數Toi：，為了基本濾平波頭，應有（1~2）Toi=，故取Toi=2ms=。（3）電流環(huán)小時間常數之和TΣi：按小時間常數近似處理，取TΣi=TS+Toi=。（4）電磁時間常數Tl：已知直流電動機電感為LD=50mH，則電磁時間常數Tl=Ll/R=。（1）確定系統型式及其傳遞函數：根據設計要求σi≤5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型I型系統設計電流調節(jié)器。又電流環(huán)控制對象是雙慣性的（電磁慣性和機械慣性），故可用PI型電流調節(jié)器，其傳遞函數為（2）檢查對電源電壓的抗擾性能：Tl/TΣi≈。參照附表22的典型I型系統動態(tài)抗擾性能，各項指標都是可以接受的。故基本確定電流調節(jié)器按典型I型系統設計。（1）電流調節(jié)器超前時間常數：τi=Tl=。（2）電流環(huán)開環(huán)增益：要求σi≤5%時，應取KITΣi=，故KI=。又電流反饋系數β=Ui*/=10/12=，則ACR的比例系數Ki=KIτiR/KSβ==。（1）電流環(huán)截止頻率：ωci=KI=。故（2）校驗晶閘管整流裝置傳遞函數的近似條件：1/3TS=1/3=ωci。滿足近似條件。（3）校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件：3√（1/TmTl）=3√（1/）=ωci。滿足近似條件。（4）校驗電流環(huán)小時間常數近似處理條件：1/3√（1/TSToi）=1/3√（1/）=ωci。滿足近似條件。電流調節(jié)器原理圖如圖21所示。按所用運算放大器取R0=40Ω，各電阻和電容值計算如下：Ri=KiR0=40=。取6ΩCi=τi/Ri=。Coi=4Toi/R0=4。按照上述參數，電流環(huán)可達到的動態(tài)跟隨性能指標為：σi=%5%（見附表22）。滿足設計要求。圖21 電流調節(jié)器原理圖（二） 轉速調節(jié)器設計。（1）電流環(huán)等效時間常數1/KI：已取KITΣi=，故1/KI=2=。（2）轉速濾波時間常數Ton：根據所用測速發(fā)電機紋波情況，取Ton=。（3）轉速小時間常數TΣn：按小時間常數近似處理，取TΣn=1/KI+Ton=+=。（1）確定系統型式及其傳遞函數：按照設計要求，選用PI調節(jié)器，其傳遞函數為。按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則（1）ASR的超前時間常數為：τn=hTΣn=5=。（2）轉速環(huán)開環(huán)增益為：KN=（h+1）/2h2TΣn2=6/252≈。又轉速反饋系數α=Un*/nN=10/1500=，則（3）ASR比例系數為：Kn=（h+1）βCeTm/2hαRTΣn=65=。（1）轉速截止頻率：ωci=KN/ω1=KNτn==。故（2）校驗電流環(huán)傳遞函數簡化條件：（1/3）√（KI/TΣi）=（1/3）√
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