【正文】 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(jì) 通過按鈕控制電機(jī)的運(yùn)行停。 （ 3） 元器件選型、參數(shù)的選取及計(jì)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(gè)電位器 RP RP2 及兩個(gè)按鈕開關(guān) S S2 組成。 2的大小根據(jù)輸出電壓調(diào)節(jié)范圍確定。輸出端并入電容 7C、 8是為了瞬時(shí)增減電流時(shí)不至于引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。 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。電流經(jīng)不可控整流后，直接向穩(wěn)壓器提供穩(wěn)壓電源。 （ 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。 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。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(shí)輸出。 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。 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(hào)器的輸入信號(hào)?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(dòng)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。 38 通過調(diào)節(jié)電位器可以設(shè)定 cU=10V。 通過調(diào)節(jié)電位器可以設(shè)定i*=10V。 本設(shè)計(jì)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(dòng)電流和最小控制角 min?與最小逆變角min?。 TGRP2 圖 414轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì)（測速發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)） 37 第 5 章 輔助回路設(shè)計(jì) 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(hào)的幅值進(jìn)行限制。 則 10 5mR ? ? ? 型號(hào)： TV100— AW/100 轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì) 計(jì)算轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)： 因?yàn)殡妱?dòng) 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。如果i始終為正，則*n始終為正，當(dāng)*n為某一數(shù)值時(shí)電機(jī)停車，當(dāng)*n大于這一數(shù)值時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng) 小于這一數(shù)值時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。 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。 反饋回路設(shè)計(jì) 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(dòng)起及時(shí)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(hào)。 dn?—— 轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù) odn—— 轉(zhuǎn)速微分濾波時(shí)間常數(shù) dn?的近似工程計(jì)算公式為： Nmndn nz TnThh ?????? ? )( 2124 *? ?? 無超調(diào)時(shí)的微分時(shí)間常數(shù)應(yīng)該是 ndn Thh ?? ??? 124| 0? 本設(shè)計(jì)無超調(diào)時(shí) ssdn 254 ??? ???? 則 FRC dndn ?? ??? ????? ? KCTR dnondn 3 綜上，微分電容為 F?，濾波電阻為 ?。 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(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 待定的參數(shù)是 dnC和 dnR，由于 dndn CR0??， dndnodn CRT ?。 圖 411 轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋對啟動(dòng)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(gè)信號(hào)一起與給定信號(hào)nU* 相抵，將比普通雙閉環(huán)系統(tǒng)更早一些的時(shí)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(dòng)程，當(dāng) t= 2t時(shí)， 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)。 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。 ASR 退飽和重新計(jì)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(shí)， n=0 查表得， h=5 時(shí)，△ Cmax/Cb=%，則 % % ??????n?〉 10% 不 能滿足設(shè)計(jì)要求 ， 應(yīng)當(dāng)加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。 取 0 40Rk??，則 ?????? KKRKR onn 取 230KΩ FFRC nnn ?? ??? 取 F? FRTC oonon ?24 ?? 取 2 當(dāng) 5h? 時(shí)， %n? ? ，不能滿足設(shè)計(jì)要求。 2） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為 on I wsTK ??? ? 滿足簡化條件。 30 * ( )nUs?A S RemRC T s()dIs 1nTs??? ? ()ns()dLIs 圖 47轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡 （等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理） 按照設(shè)計(jì)要求，選用 PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 ssKsW nnnASR ?? )1()( ?? 式中 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)。 * ( )nUsA S RemRC T s* ()iUs ()dIs11 1IsK??1 1oiTs ? 1onTs ? ? ()ns()dLIs圖 46轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)） 和電流環(huán)中 一樣，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 U*n(s)/?，再把時(shí)間常數(shù)為 1/KI 和 T0n 的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)。由圖 44 可知 111)1(1)1(/)()()(2* ???????????sKsKTTs KTsKsUsIsWIIiiIiIidcli ? 忽略高次項(xiàng)， )(cli sW 可降階近似為 111)(?? sKsW Icli 近似條件 為 29 iITK??31? 式中 ?—— 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 28 U i *U iR iU cC iR 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2R 0 / 2C o iC o iR b a l 圖 45 PI型電流調(diào)節(jié)器 由圖 45，所用運(yùn)算放大器取 0 40Rk??， 各電阻和電容值為 ????? KRKR oii ，取 6KΩ FRC iii ?? ???， 取 F? FFRTC ooioi ? ???? 取 按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 0000 ??i? ，滿足設(shè)計(jì)要求。 3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 cimoi wsTT ????? ? 131131 滿足近似條件。電流環(huán)開環(huán)增益：要求 5%i?? 時(shí)， 表 41 典型 I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 參數(shù)關(guān)系 KT 阻尼比? 超調(diào)量 ? 0% % % % % 上升時(shí)間 rt ? 峰值時(shí)間p 相角穩(wěn)定裕度? 截止頻率 c? 按表 41 應(yīng)取ξ =， ? ? ， 因此 ?? ??? sTK iI 選擇給定信號(hào)： VUn 10* ? 選擇轉(zhuǎn)速環(huán)限幅電壓： 27 VU i 10* ? 選擇電流環(huán)限幅電壓： Vc 10? 則電力電子變換器的電壓放大系數(shù)： 2210220 ??? cds UUK 則電流反饋系數(shù)： AVIU dm i /* ???? ACR 的比例系數(shù)為 ： ?? ???? ??S iIi K RKK 電流環(huán)截至頻率： ??? sKw Ici 1） 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 cis ssT ????? ? 13 1 滿足近似條件。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用 PI 型電流調(diào)節(jié)器其傳遞函數(shù)為： ssKsW iiiACR ?? )1)( ?? 式中 iK—— 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； i?—— 電流調(diào)節(jié) 器的超前時(shí)間常數(shù)。 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡化成 如 圖 36 所示 。 * ( )iUs?A C R ( 1 ) ( 1 )sliKRT s T s???()cUs ()dIs1oiTs? ? 圖 42電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)） 最后，由于 Ts 和 Toi 一般都比 Tl 小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí) 間常數(shù)為 T∑ i = Ts + Toi