轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法-資料下載頁(yè)
2025-06-04 17:36本頁(yè)面
【正文】 dL(s) Ud0(s) Un + + Ui ACR 1/R Tl s+1 R Tms U*I(s) Uc(s) Ks Tss+1 Id 1 Ce + E ? Tois+1 1 T0is+1 ASR 1 T0ns+1 ? Tons+1 U*n(s) n(s) 電流環(huán) 圖 222 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 E(s) 2－ 18 即 )(22 ilsis li TTKRTK RTK ?? ?? ??。 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) 含給定濾波和反饋濾波的模擬式 PI型電流調(diào)節(jié)器原理圖示于圖 225。圖中 *iU 為電流給定電壓， dI?? 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 cU 。 可以導(dǎo)出0RRK ii ? 、 iii CR?? 、 oioi CRT 041? 。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù) 電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的閉環(huán)傳遞函數(shù) )(sWcli 111)1(1)1(/)()()(2*???????????sKsKTsTs KsTsKsUsIsWIIiiIiIidc l i ? 忽略高次項(xiàng)， )(sWcli 可降階近似為111)(?? sKsWIcli,近似條件iI TK?? 31? 。 電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為111)()()(* ??? sKsWsUsIIc l iid ??。 原來(lái)是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對(duì)象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有較小時(shí)間常數(shù)IK1 的一階慣性環(huán)節(jié)。這就表明， 電流的閉環(huán)控制改造了控制對(duì)象，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）控制的一個(gè)重要功能。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 轉(zhuǎn)速 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 226a所示，把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)將給定信號(hào)改成 ?/)(* sUn ，再把時(shí)間常數(shù)為IK1 和 onT 的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來(lái)，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為 nT? 的慣性環(huán)節(jié)，onIn TKT ??? 1，轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖可簡(jiǎn)化成圖 226b。 2－ 19 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前面必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)該包含在 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR中，在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型Ⅱ型系統(tǒng)。 ASR也應(yīng)該采用 PI調(diào)節(jié)器ssKsW nnnA SR ?? )1()( ??， nK — 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； n?— 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。 調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 )1()1()1()1()1()1()(22 ????????????? sTssKsTsTCsRKsTsTCRssKsWnnNnmennnnmennnn ??? ?????? 開環(huán)增益 NK ，mennN TC RKK ?? ?? ，校正后的調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖示于圖 226c。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算 按照典型Ⅱ型系統(tǒng)參數(shù)關(guān)系， nn hT??? 、222 1nN ThhK ???，因此，nmen RTh TChK??? ? ?2 )1( ，一般以選擇 5?h 。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)與電阻、電容值的關(guān)系為0RRK nn ? 、 nnn CR?? 、 onon CRT 041? 。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退飽和時(shí)轉(zhuǎn)速超調(diào)量的計(jì)算 突加給定電壓后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快就進(jìn)入飽和狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值 *n 時(shí)，轉(zhuǎn)速偏差電壓變成負(fù)值， ASR退出飽和 ,因此在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速必然超調(diào)。不是按線性系統(tǒng)規(guī)律的超調(diào)，而是 經(jīng)歷了飽和非線性區(qū)域之后的超調(diào)，稱作“退飽和超調(diào)”。 退飽和超調(diào)量不等于典型 II型系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)中的超調(diào)量。 ASR 飽和時(shí)，相當(dāng)于轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，電流是恒值 dmI ，延續(xù)到 *nn? 時(shí)為止 ,退飽和初始條件 : dmd IInn ?? )0(,)0( * 。 考慮實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速的差值 *nnn ??? ，轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 229b，把 n? 的負(fù)反饋?zhàn)饔梅从车街魍ǖ赖谝粋€(gè)環(huán)節(jié)的輸出量上來(lái)，得圖 229c，為了保持各量間的加減關(guān)系不變，符號(hào)作相應(yīng)的變化。 典型 II型系統(tǒng)，在 dmd II ? 、 *nn? 穩(wěn)定運(yùn)行，突然將負(fù)載由 dmI 減小到 dLI ，轉(zhuǎn)速會(huì)產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)速升與恢復(fù)的過(guò)程，這樣的突卸負(fù)載速升過(guò)程也就是退飽和轉(zhuǎn)速超調(diào)過(guò)程。 2－ 20 在典型 II型系統(tǒng)抗擾性能指標(biāo)中， C? 的基準(zhǔn)值 TFKCb 22? ，退飽和轉(zhuǎn)速超調(diào) n? 的基準(zhǔn)值medLdmnb TC IIRTn )(2 ??? ? 或mnNb TTnzn ????? )(2 ? 。 轉(zhuǎn)速超調(diào)量 n? %，其基準(zhǔn)值應(yīng)該是 *n ，經(jīng)基準(zhǔn)值換算后得 mnNbbbn TTnnzCCn nCC ????????? *m a x*m a x )%)((2%)(% ?? 外環(huán)的響應(yīng)比內(nèi)環(huán)慢，這是按上述工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。這樣做，雖然不利于快速性，但每個(gè)控制環(huán)本身都是穩(wěn)定的，對(duì)系統(tǒng)的組成和調(diào)試工作非常有利 。 設(shè)計(jì)舉例： 例題 2例題 22和例題 23。 * 弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng) * 變壓與弱磁的配合控制 當(dāng)負(fù)載要求的調(diào)速范圍更大時(shí)，采用變壓和弱磁配合控制的辦法，即在基速以下保持磁通為額 定值不變，只調(diào)節(jié)電樞電壓，而在基速以上則把電壓保持為額定值，減弱磁通升速，這樣的配合控制特性示于圖 235。 * 非獨(dú)立控制勵(lì)磁的調(diào)速系統(tǒng) 圖 236 是一種已在實(shí)踐中證明很方便有效的控制系統(tǒng)，稱作 非獨(dú)立控制勵(lì)磁的調(diào)速系統(tǒng) 。圖中的給定電位器是模擬控制系統(tǒng)中常用的給定裝置。 電樞電壓控制系統(tǒng)仍采用常規(guī)的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，而勵(lì)磁控制系統(tǒng)也有兩個(gè)控制環(huán)，即電動(dòng)勢(shì)外環(huán)和勵(lì)磁電流內(nèi)環(huán)，電動(dòng)勢(shì)調(diào)節(jié)器 AER 和勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器 AFR一般都采用PI調(diào)節(jié)器。 在變壓調(diào)速范圍內(nèi)， Nnn ~0? ， eU 小于電動(dòng)勢(shì)給定信號(hào) *eU ， AER 處于飽和狀態(tài)，其輸出限幅值 *ifmU 使電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁保持額定值不變，完全靠電樞電壓的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)控制轉(zhuǎn)速。 電樞電壓 dU 最高升到其額定值 dNU 為止，此時(shí) *ee UU ? ，電動(dòng)勢(shì)給定信號(hào) *eU 設(shè)置 為相當(dāng)于 dNUE )~(m a x ? 。當(dāng)轉(zhuǎn)速再升高時(shí)， *ee UU ? ，使 AER 退出飽和狀態(tài)，其輸出量 *ifU 開始降低，通過(guò) AFR 減弱勵(lì)磁，系統(tǒng)便自動(dòng)進(jìn)入弱磁升速范圍。在弱磁升速范圍內(nèi)，電動(dòng)勢(shì) E 值保持不變，采用 PI 型的電動(dòng)勢(shì)調(diào)節(jié)器保證了電動(dòng)勢(shì)無(wú)靜差的控制要求。 電動(dòng)勢(shì)信號(hào) eU 是由電動(dòng)勢(shì)運(yùn)算器 AE 接受測(cè)量到的電樞電壓信號(hào) vU 和電流信號(hào) iU 后2－ 21 運(yùn)算得到的tILRIUE ddd dd???。
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1