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(參考版)
2025-06-08 17:36本頁(yè)面
【正文】 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???。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。圖中的給定電位器是模擬控制系統(tǒng)中常用的給定裝置。 * 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。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 。 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 ? 。 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。 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。 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)。 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 。 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)。 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。 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)。 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? 。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 。 希望電流超調(diào)量 %5%?i? ，可選 ? =， ??iITK ，iciI TK ??? 21? ， IdL(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)器結(jié)構(gòu)的選擇 電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，應(yīng)選用典型 I型系統(tǒng)，應(yīng)采用 PI 型的電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成ssKsW iiiA C R ?? )1()( ??， 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)。把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改成?)(* sui ，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)（圖 223b）。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖 222，不同之處在于增加了濾波環(huán)節(jié)，包括電流濾波、轉(zhuǎn)速濾波和兩個(gè)給定信號(hào)的濾波環(huán)節(jié)。 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器 用工程設(shè)計(jì) 方法來(lái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器，先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。忽略高次項(xiàng)，可得近似的一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為1)( ?? csKsW ，近似條件 ),1m in(31 acbc ?? 。 （ 2）高階系統(tǒng)的降階近似處理 忽略特征方程的高次項(xiàng)。 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇和傳遞函數(shù)的近似處理 —— 非典型系統(tǒng)的典型化 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 確定了要采用哪一種典型系統(tǒng)之后，選擇調(diào)節(jié)器的方法就是把控制對(duì)象與調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)相乘，匹配成典型系統(tǒng)。 典型 I型系統(tǒng)和典型Ⅱ型系統(tǒng)除了在穩(wěn)態(tài)誤差上的區(qū)別以外，在動(dòng)態(tài)性能中， 一般來(lái)說(shuō)，典型 I型 系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到超調(diào)小，但抗擾性能稍差，而典型Ⅱ型系統(tǒng)的超調(diào)量相對(duì)較大，抗擾性能卻比較好 。 表 27 典型Ⅱ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系 （控制結(jié)構(gòu)和擾動(dòng)作用點(diǎn)如圖 217 所示，參數(shù)關(guān)系符合 minrM 準(zhǔn)則） h 3 4 5 6 7 8 9 10 bCC /max? % % % % % % % % Ttm/ Ttv/ 一般來(lái)說(shuō)， h 值越小， bCC /max? 也越小， mt 和 vt 都短，因而抗擾性能越好，但是，當(dāng) 5?h 時(shí)，由于振蕩次數(shù)的增加， h 再小，恢復(fù)時(shí)間 vt 反而拖長(zhǎng)了。 表 26 典型Ⅱ型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo) (按 minrM 準(zhǔn)則確定參數(shù)關(guān)系 ) h 3 4 5 6 7 8 9 10 ? % % % % % % % % % Ttr/ Tts/ k 3 2 2 1 1 1 1 1 典型 Ⅱ 型系統(tǒng)抗擾性能指標(biāo)和參數(shù)的關(guān)系 典型Ⅱ型系統(tǒng)抗擾結(jié)構(gòu)圖 217a，)1( )1()( 11 ??? Tss hT sKsW、 sKsW 22 )( ?，2－ 15 )()1( )1()()( 221 sWTss hT sKsWsW ???? ，屬典型Ⅱ型系統(tǒng)。 （ 2）動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo) 當(dāng) h 取不同值時(shí)，對(duì)應(yīng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù) )/( TtC ，從而計(jì)算出 ? %、 Ttr/ 、 Tts/ 和振蕩次數(shù) k 。
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1