直流電動機轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-09-05 15:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。（2）對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。（3）在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。（4）當(dāng)電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復(fù)正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用：（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n 很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。（2）對負(fù)載變化起抗擾作用。（3）其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計 1. 確定時間常數(shù)（1）PWM裝置的延長時間Ts。Ts=0. 1ms=。（2）電流濾波時間常數(shù)Toi。（1~2）Toi=，因此取Toi==。（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= Ts+Toi=。2. 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型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型調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 (25) 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)。檢查對電源電壓的抗擾性能：,參照附表的典型I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型I型系統(tǒng)設(shè)計。3. 計算電流調(diào)節(jié)器的參數(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，取，因此 （26） 于是，ACR的比例系數(shù)為 （27） 4. 校驗近似條件電流環(huán)截止頻率： （28）（1） PWM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 （29） 滿足近似條件。（3） 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 （210） 滿足近似條件。5. 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容由圖29，按所用運算放大器取R0=40k，各電阻和電容值為 , 取 ，取 取 按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為，滿足設(shè)計要求。圖29 含濾波環(huán)節(jié)的PI型電流調(diào)節(jié)器 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計1. 確定時間（1）電流環(huán)等效時間常數(shù)1/KI。由前述已知，則 （211） （2）轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)，根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況，取.（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。按小時間常數(shù)近似處理，取 （212） 2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設(shè)計要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為 （213） 3. 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5，則ASR的超前時間常數(shù)為 （214） 則轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益 （215） 可得ASR的比例系數(shù)為 （216） 式中 電動勢常數(shù) （217）轉(zhuǎn)速截止頻率為： （218） （1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為： 滿足簡化條件。 （219）（2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為： 滿足近似條件。 （220） 5．計算調(diào)節(jié)器電阻和電容根據(jù)圖210 所示，取，則 取 , 取 , 取 圖210 含濾波環(huán)節(jié)的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器當(dāng)h=5時，查附表典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)得，不能滿足設(shè)計要求。實際上，由于附表是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計算超調(diào)量。計算超調(diào)量。設(shè)理想空載起動時，負(fù)載系數(shù)，已知，， ， 。當(dāng)時，而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 (221） 調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 : (222)為基準(zhǔn)值，對應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)式（221）計算得 滿足設(shè)計要求。，其中。代入已求數(shù)據(jù)得；應(yīng)用MATLAB編程畫伯德圖：34其程序為：num=[,]。den=[,1,0,0]。bode(num,den)[
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