運動控制系統課程設計直流雙閉環(huán)調速系統設計(編輯修改稿)
2025-07-22 04:05 本頁面
【文章內容簡介】 圖應該與圖5有所不同，應當增加濾波環(huán)節(jié)，包括電流濾波、轉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)調速系統的實際動態(tài)結構框圖在圖6點畫線框內的電流內環(huán)中，反電動勢與電流反饋的作用相互交叉，這將給設計工作帶來麻煩。實際上，反電動勢與轉速成正比，它代表轉速對電流環(huán)的影響。在一般情況下，系統的電磁時間常數遠小于機電時間常數，因此，轉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，可以認為反電動勢基本不變，即。這樣，在按動態(tài)性能設計電流環(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)的近似結構框圖，如圖7所示?？梢宰C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)結構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，同時把給定信號改成，則電流環(huán)便等效成單位負反饋系統，如圖8所示。圖8等效成單位負反饋系統的電流環(huán)動態(tài)結構框圖最后，由于和一般都比小的多，可以當作小慣性群而近似的看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數為：則電流環(huán)結構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)結構框圖首先考慮把電流環(huán)校正成哪一類典型系統。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特性，由圖9可以看出，采用Ⅰ型系統就夠了。再從動態(tài)要求上看，實際系統不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網電壓波動的及時抗擾作用只是次要因素。為此，電流環(huán)應以跟隨性能為主，即應選用典型Ⅰ型系統。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，顯然應采用PI型的電流調節(jié)器，其傳遞函數可以寫成：式中 ——電流調節(jié)器的比例系數； ——電流調節(jié)器的超前時間常數。為了讓調節(jié)器零點與控制對象的大時間常數極點對消，選擇則電流環(huán)的動態(tài)結構框圖便成圖10所示的典型形式，其中：圖10校正成典型Ⅰ型系統的電流環(huán)動態(tài)結構框圖1）整流裝置滯后時間常數。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。根據初始條件有。3）電流環(huán)小時間常數之和。按小時間常數近似處理，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。已知電樞回路電感，則：根據設計要求，并保證穩(wěn)態(tài)電壓無差，按典型Ⅰ型系統設計電流調節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調節(jié)器，其傳遞函數：檢查對電源電壓的抗擾性能：，參照表2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。表2典型Ⅰ型系統動態(tài)抗擾性能指標與參數的關系電流反饋系數。電流調節(jié)器超前時間常數：。電流開環(huán)增益：要求時，按表3，取，因此于是，ACR的比例系數為：表3典型Ⅰ型系統跟隨性能指標和頻域指標與參數的關系參數關系阻尼比超調量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)小時間常數近似處理條件滿足近似條件。由圖11，按所用運算放大器取，各電阻和電容值為：，取， ，取 ，取按照上述參數，電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標為，滿足設計要求。含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調節(jié)器原理圖如圖11所示。圖中為電流給的電壓，為電流負反饋電壓，調節(jié)器的輸出就是電力電子變換器的控制電壓。根據運算放大器的電路原理，可以導出：圖11含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調節(jié)器電流環(huán)經簡化后可
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