直流電機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-27 08:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)屬于多環(huán)控制系統(tǒng)，每一環(huán)都有調(diào)節(jié)器，構(gòu)成一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)。工程設(shè)計方法遵循先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的原則。步驟為：先設(shè)計電流環(huán)（內(nèi)環(huán)），對其進(jìn)行必要的變換和近似處理，然后依照電流環(huán)的控制要求確定把它校正成哪一種典型系統(tǒng)，再根據(jù)控制對象確定其調(diào)節(jié)器的類型，最后根據(jù)動態(tài)性能指標(biāo)的要求來確定其調(diào)節(jié)器的有關(guān)參數(shù)。電流環(huán)設(shè)計完成以后，把電流環(huán)看成轉(zhuǎn)速環(huán)（外環(huán)）中的一個環(huán)節(jié)，再用同樣的方法設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)。在電流檢測信號中常有交流分量，為了不讓它影響調(diào)節(jié)器的輸入，加入了低通濾波器，然而濾波環(huán)節(jié)可以使反饋信號延遲，為了消除此延遲在給定位置加一個相同時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)。同理，由測速發(fā)電機得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓常含有換向紋波，因此也在給定和反饋環(huán)節(jié)加入濾波環(huán)節(jié)。由此，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的實際動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖31所示：圖31 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖（1）電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡圖33點畫線框內(nèi)的為電流環(huán)，反電動勢對于電流環(huán)是一個改變緩慢的干擾，當(dāng)電流的突然變化時，可以認(rèn)為。這樣，依據(jù)動態(tài)性能來設(shè)計電流環(huán)時，可以暫時忽略反電動勢變化的動態(tài)影響。不考慮電機電樞反感電動勢，對電流環(huán)干擾的條件是 （34）式中 ─電流環(huán)開環(huán)截止頻率。將給定信號及反饋濾波同時移至環(huán)內(nèi)前向通道上，再將給定信號變成，則電流環(huán)將等效為單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)。最后，由于一般情況下和都比小得多，從而可當(dāng)作小慣性群近似地看成是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為 （35）則電流環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化的近似條件為 （36）（2）電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇從靜態(tài)要求上看，希望電流無靜差。從動態(tài)要求上看，電樞電流不允許有太大的超調(diào)。因此，電流環(huán)主要以跟隨性能為主，應(yīng)采用典型Ⅰ型系統(tǒng)。電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，校正成Ⅰ型系統(tǒng)時，電流調(diào)節(jié)器要選用PI型的，其傳遞函數(shù)用如下式子表示 （37）式中 ─電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)； ─電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)。為了實現(xiàn)控制對象的大時間常數(shù)極點和調(diào)節(jié)器的零點對消，選擇 = （38）于是電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖變成圖34所示的典型形式，其中 （39） 圖32校正成典型Ⅰ型系統(tǒng)的電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖上述結(jié)果是在一系列假設(shè)條件下得到的，這些條件是： ①電力電子變換器純滯后的近似處理 （310） ②不考慮反電動勢的變化對電流環(huán)的動態(tài)影響 （311）③電流環(huán)小慣性群的近似處理 （312）（3）電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算由（36）得，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)為和，而已經(jīng)選定，需要求的只，可依照所要求的動態(tài)性能指標(biāo)來選取。一般情況下，希望電流超調(diào)量為，由表32，可選，則 （313）再結(jié)合式（36）和式（37）可得 （314）（1）電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡化后可看作轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)的一個環(huán)節(jié)，因此，需要先求其閉環(huán)的傳遞函數(shù)： （315）不考慮高次項，可以降低階次近似表示成 （316）近似條件式為 （317）式中，─轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。電流環(huán)作為轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)的一環(huán)節(jié)其輸入量為，于是電流環(huán)可在轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)等效成 （318）（2）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇和電流環(huán)一樣，將轉(zhuǎn)速給定濾波及反饋濾波兩個環(huán)節(jié)移入環(huán)內(nèi)，并將給定信號變?yōu)?，再將兩個時間常數(shù)為和的小慣性環(huán)節(jié)合并在一起，近似成一個時間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)
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