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正文內(nèi)容

運(yùn)動控制系統(tǒng)課程設(shè)計直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)

2024-07-22 04:05 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 圖應(yīng)該與圖5有所不同,應(yīng)當(dāng)增加濾波環(huán)節(jié),包括電流濾波、轉(zhuǎn)速濾波和兩個給定信號的濾波環(huán)節(jié)。如圖6所示。圖6直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖在圖6點(diǎn)畫線框內(nèi)的電流內(nèi)環(huán)中,反電動勢與電流反饋的作用相互交叉,這將給設(shè)計工作帶來麻煩。實(shí)際上,反電動勢與轉(zhuǎn)速成正比,它代表轉(zhuǎn)速對電流環(huán)的影響。在一般情況下,系統(tǒng)的電磁時間常數(shù)遠(yuǎn)小于機(jī)電時間常數(shù),因此,轉(zhuǎn)速的變化往往比電流變化慢得多,對電流環(huán)來說,反電動勢是一個變化慢的擾動,在電流的瞬變過程中,可以認(rèn)為反電動勢基本不變,即。這樣,在按動態(tài)性能設(shè)計電流環(huán)時,可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響,也就算說,可以暫且把反電動勢的作用去掉,得到電流環(huán)的近似結(jié)構(gòu)框圖,如圖7所示。可以證明,忽略反電動勢對電流環(huán)作用的近似條件是:式中 ——電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。圖7忽略反電動勢的動態(tài)影響時的電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效的移到環(huán)內(nèi),同時把給定信號改成,則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng),如圖8所示。圖8等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)的電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖最后,由于和一般都比小的多,可以當(dāng)作小慣性群而近似的看作是一個慣性環(huán)節(jié),其時間常數(shù)為:則電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖最終可以簡化成如圖9所示。簡化的近似條件是圖9小慣性環(huán)節(jié)近似處理的電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖首先考慮把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。從穩(wěn)態(tài)要求上看,希望電流無靜差,可以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性,由圖9可以看出,采用Ⅰ型系統(tǒng)就夠了。再從動態(tài)要求上看,實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調(diào),以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值,而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要因素。為此,電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主,即應(yīng)選用典型Ⅰ型系統(tǒng)。圖9的表明,電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的,要校正成典型Ⅰ型系統(tǒng),顯然應(yīng)采用PI型的電流調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)可以寫成:式中 ——電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù); ——電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對象的大時間常數(shù)極點(diǎn)對消,選擇則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖便成圖10所示的典型形式,其中:圖10校正成典型Ⅰ型系統(tǒng)的電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖1)整流裝置滯后時間常數(shù)。通過表1可得出,三相橋式電路的平均失控時間。2)電流濾波時間常數(shù)。根據(jù)初始條件有。3)電流環(huán)小時間常數(shù)之和。按小時間常數(shù)近似處理,取。表1各種整流電路的失控時間()整流電路形式最大失控時間平均失控時間單相半波單相橋式(全波)三相半波三相橋式、六相半波20101054)電磁時間常數(shù)。已知電樞回路電感,則:根據(jù)設(shè)計要求,并保證穩(wěn)態(tài)電壓無差,按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的,因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù):檢查對電源電壓的抗擾性能:,參照表2的典型Ⅰ型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能,各項指標(biāo)都是可以接受的。表2典型Ⅰ型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系電流反饋系數(shù)。電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù):。電流開環(huán)增益:要求時,按表3,取,因此于是,ACR的比例系數(shù)為:表3典型Ⅰ型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系阻尼比超調(diào)量0%%%%%上升時間峰值時間相角穩(wěn)定裕度176。176。176。176。176。截止頻率電流環(huán)截止頻率:1) 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 滿足近似條件。2) 忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件滿足近似條件。3) 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件滿足近似條件。由圖11,按所用運(yùn)算放大器取,各電阻和電容值為:,取, ,取 ,取按照上述參數(shù),電流環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為,滿足設(shè)計要求。含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖11所示。圖中為電流給的電壓,為電流負(fù)反饋電壓,調(diào)節(jié)器的輸出就是電力電子變換器的控制電壓。根據(jù)運(yùn)算放大器的電路原理,可以導(dǎo)出:圖11含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)經(jīng)簡化后可
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