【正文】 ?????? KKRKR onn 取 230KΩ FFRC nnn ?? ??? 取 F? FRTC oonon ?24 ?? 取 2 當(dāng) 5h? 時， %n? ? ，不能滿足設(shè)計要求。應(yīng)按 ASR 退飽和的情況重新計算超調(diào)量。 ASR 退飽和重新計算超調(diào)量 ? ?mnNbbbn TTn nzCCn nCC ?? ??????????? ??????????? ?? ?? maxmax 2 調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降： min/ rC RIn edNN ????? 過載倍數(shù) λ =，理想空載轉(zhuǎn)速時， n=0 查表得， h=5 時，△ Cmax/Cb=%，則 % % ??????n?〉 10% 不 能滿足設(shè)計要求 ， 應(yīng)當(dāng)加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。 轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制 —— 轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器上增設(shè)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋，加入這個環(huán)節(jié)可以抑制甚至消滅轉(zhuǎn)速超調(diào)，同時可以大大降低動態(tài)速降。 在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖 410 所示。 33 U n *U nR nU i *C nR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o nC o nR b a lC d nR d n 圖 410帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 和普通的相比，在轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)并聯(lián)了微分電容 dn和濾波電阻 dn，即在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再疊加一個帶濾波的轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋信號。 圖 411 轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋對啟動過程的影響 在轉(zhuǎn)速變換過程中轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋兩個信號一起與給定信號nU* 相抵，將比普通雙閉環(huán)系統(tǒng)更早一些的時刻到達(dá)平衡，開始退飽和；圖中的曲線 1 為普通雙閉環(huán)的起動程，當(dāng) t= 2t時， n到達(dá)給定值*n， ASR開始退飽和，其后轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)。加入轉(zhuǎn)速微分后，退飽和提前到 T點，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速 tn比*低，就提早進(jìn)入了線性閉環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在時轉(zhuǎn)速雖繼續(xù)上升，但有可能不出現(xiàn)超調(diào)就趨于穩(wěn)定，如圖曲線 2。 Idnn*Ott2t112TO `ntT∑ n 34 * ( )nUs? emRC T s()dIs 1nTs??? ?1dn s? ?()ns()dLIs( 1 )nn nKs s?? ? 圖 412 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速換動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 待定的參數(shù)是 dnC和 dnR，由于 dndn CR0??， dndnodn CRT ?。 而且已選定 onodn TT ?，只要確定 dn?，就可以計算出 C和 R。 dn?—— 轉(zhuǎn)速微分時間常數(shù) odn—— 轉(zhuǎn)速微分濾波時間常數(shù) dn?的近似工程計算公式為： Nmndn nz TnThh ?????? ? )( 2124 *? ?? 無超調(diào)時的微分時間常數(shù)應(yīng)該是 ndn Thh ?? ??? 124| 0? 本設(shè)計無超調(diào)時 ssdn 254 ??? ???? 則 FRC dndn ?? ??? ????? ? KCTR dnondn 3 綜上，微分電容為 F?，濾波電阻為 ?。 加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋后轉(zhuǎn)速無超調(diào)，即滿足 %10?n?。 反饋回路設(shè)計 電流反饋 方法 1 采用電流互感器的電流反饋 35 T RU i 圖 413（ a)電流互感器構(gòu)成的電流反饋 由于電流調(diào)節(jié)器的作用之一是對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗干擾的作用， 所以需要從電網(wǎng)接至電流調(diào)節(jié)器輸入端一路反饋信號。電網(wǎng)電壓參數(shù)可以通過電流互感器獲得，再加上適當(dāng)?shù)恼麟娐放c分壓環(huán)節(jié)，就可以得到電流反饋信號。 電流互感器選用二次側(cè)電流為 50mA的，經(jīng)過整流橋，輸出電流平均值 mAII d 612373250322 ??? 由于輸出限幅值為 10V，則應(yīng)選取得電阻值為 ???? 10dmp IUR 選取電位器的最大功率： AVIUW dm ????? 則選取的電位器為 200?、 1W 額定值。 穩(wěn)壓管的擊穿電壓為 VIRU dpVS ???? 這種方法i的極性始終不變，通過控制給定*nU的大小來控制正反向，即*nU和i的極性是相同的。如果i始終為正，則*n始終為正，當(dāng)*n為某一數(shù)值時電機(jī)停車，當(dāng)*n大于這一數(shù)值時電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng) 小于這一數(shù)值時電機(jī)反轉(zhuǎn)。 方法 2 利用霍爾元件進(jìn)行電流反饋 36 H L VR mI i e+ 1 5 V 1 5 VU i 圖 213（ b)霍爾元件構(gòu)成的電流互感器 該霍爾電流互感器的兩側(cè)的電流時 1:1 的，圖中 Rm為測量電阻，同時為限流電阻，即 *mI ax m iRU? 式中 mIax—— 霍爾電壓傳感器 HLV一次側(cè)的最大電流即電動機(jī)最大電流； *iU—— 電流調(diào)節(jié)器輸入限幅值。 則 10 5mR ? ? ? 型號： TV100— AW/100 轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計 計算轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)： 因為電動 機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為min/1500r，所以測速發(fā)電機(jī)的的額定數(shù)據(jù)可選為： ， 110V， ， 1900r/min。 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) ?包含測速發(fā)電機(jī)的電動勢系數(shù)etgC和輸出電位器 RP2分壓系數(shù) 2，有 rVr VC etg min/??? 電位器 RP2 的選擇 ??? ??? NtgNetg InCRP 此時 RP2 所消耗的功率為 WInCW NtgNetgRP ??????? 為了不致使電位器溫度很高，實選電位器的瓦數(shù)應(yīng)為消耗功率的一倍以上，故可將 RP2 選為 10W， ?K的可調(diào)電位器。 TGRP2 圖 414轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計（測速發(fā)電機(jī)設(shè)計） 37 第 5 章 輔助回路設(shè)計 限幅電路 在運(yùn)算放大器的輸出端需要加入限幅環(huán)節(jié)，對輸出信號的幅值進(jìn)行限制。約束了下一環(huán)節(jié)輸入信號的最大值，同時保護(hù)運(yùn)放。 本設(shè)計中的電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器都設(shè)置了雙向輸出限幅，以限制最大制動電流和最小控制角 min?與最小逆變角min?。 RR P 3R P 4V C C ( + 1 5 V )V C C ( 1 5 V )V D 3V D 4U n *U nR nU i *C nR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o nC o nR b a l 圖 51 轉(zhuǎn)速環(huán)限幅電路 nnn UUU ??? * 0?? nU：i*為負(fù)；0?n：i*為正。 通過調(diào)節(jié)電位器可以設(shè)定i*=10V。 RR P 3R P 4V C C ( + 1 5 V )V C C ( 1 5 V )V D 3V D 4U i *U iR iU cC iR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o iC o iR b a l 圖 52 電流環(huán)限幅電路 iii UUU ??? * 0?? iU：c為負(fù)；0?i：c為正。 38 通過調(diào)節(jié)電位器可以設(shè)定 cU=10V。 反相器 本設(shè)計中正組與反組的觸發(fā)脈沖成o180關(guān)系，即 orf??? 所以應(yīng) 當(dāng)用反號器將觸發(fā)電路的控制電壓 cU進(jìn)行取反。 R 1R 3R 4R P 2R 2 1 5 V+ 1 5 VV D 1V D 2R P 1C 1U c U c 圖 53反相器 反號器的輸入信號?1Uc由與運(yùn)算放大器的反相輸入端輸入，故輸出電壓2U為： 12 1/)31( URRRP ???? 調(diào)節(jié)電位器 RP1 的滑動觸電，改變 RP1 的阻值，使 RP1+R3=R1，則 cUU ???? 12 即輸入與輸出成倒像關(guān)系。故為反號器。 39 直流穩(wěn)壓電源 1 . 2 ~ 2 0 V1 . 2 ~ 2 0 VL M 1 1 7L M 1 3 72 2 0 V~C 1C 3C 2C 4C 7C 8C 5C 6R 1R 1R 2R 2+ 1 5 V 1 5 V 圖 54 直流穩(wěn)壓電源 由單相橋式整流器和三端穩(wěn)壓器構(gòu)成的穩(wěn)壓電源，作為給定電源。 （ 1） 電路的組成 電路經(jīng)變壓器變壓后的 42V 電壓經(jīng)單相橋式整流后向給定電路提供電源。將變壓器線圈分為兩部分，中 間接地，以得到正、負(fù)電壓同時輸出。在電橋的兩端分別串入一對容量較大的電容 1C、2和一對容量較小的電容3C、4，兩對電容的中間接地。 在正電壓輸出端串入三端穩(wěn)壓器 LM117，在負(fù)電 壓輸出端串入 LM137.分別穩(wěn)定 +15V、 15V 電壓的輸出。 為了保證電壓的精度和穩(wěn)定性，要選擇精度高的電阻，同時電阻要緊靠穩(wěn)壓器，防止輸出電流在連線電阻上產(chǎn)生誤差電壓。 （ 2） 電路的工作原理 給定電路的電源由單向不可控整流后的電源提供。電源電壓晶變壓器變壓后的輸出電壓是 42V，變壓器線圈繞組的中間接地，見變壓器分為兩個同時輸出 21V 的副邊電壓。電流經(jīng)不可控整流后，直接向穩(wěn)壓器提供穩(wěn)壓電源。21V 的電流經(jīng)整流橋后，輸入穩(wěn)壓器的電壓大約為 ?? 這樣穩(wěn)壓器 LM117 的輸出電壓為 +15V， LM137 輸出固定電壓 — 15V。 整流后輸出電壓的電流為正弦波形電流，在整流橋的兩端并入電容 1C、 40 2C后，可將正弦波電流變?yōu)檩敵鲭娏鞔笮』竞愣ǖ碾娏髟?，有利于穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓與給定電路的穩(wěn)定輸出。穩(wěn)壓器的輸入端并入電容 3C、 4用以抵消輸入端較長接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激震蕩，接線不長時也可不用。輸出端并入電容 7C、 8是為了瞬時增減電流時不至于引起輸出電壓有較大的波動。 ?? )240~120(1R，為保 證空載情況下輸出電壓穩(wěn)定， 1R不宜高于240?。 2的大小根據(jù)輸出電壓調(diào)節(jié)范圍確定。輸出電壓可調(diào)范圍為 V)20~2.(?。 （ 3） 元器件選型、參數(shù)的選取及計算 電容 1C、 2 1mF 兩只 電容 4 F? 兩只 電容 6 10 兩只 電容 8 1 兩只 電阻 1R 120? 兩只 電阻 2 2 K 兩只 固定正電壓輸出穩(wěn)壓器 LM117 一只 固定負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器 LM137 一只 給定電路 U n *R P 2R P 1+ 1 5 V 1 5 V正 給 定負(fù) 給 定K M 1K M 2 圖 55 給定 電路 41 電壓給定由兩個電位器 RP RP2 及兩個按鈕開關(guān) S S2 組成。 S1 為正、負(fù)極性切換開關(guān)，輸出的正、負(fù)電壓的大小分別由 RP RP2 來調(diào)節(jié)，其輸出電壓范圍為 V15~0 ?， S2 為輸出控制開關(guān)，打到“運(yùn)行”側(cè)，允許電壓輸出，打到“停止”側(cè)，則輸出恒為零。 操作回路 S B 1S B 2S B 3S B 4S B 3S B 4K M 2K M 1K M 2K M 1K MK M 1K M 2ABK IK M 圖 56 操作回路圖 本設(shè)計 通過按鈕控制電機(jī)的運(yùn)行停