轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(參考版)
2025-05-19 08:08本頁面
【正文】 這次最大的收獲是對以后的畢業(yè)設(shè)計打下了一定的基礎(chǔ)。能對直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元部件進行調(diào)試，了解了閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成，學(xué)會了用 MATLAB 進行閉環(huán)系統(tǒng)性能仿真驗證。用記憶示波器觀察、記錄下列動態(tài)波形；1．突加給定 Ug 啟動時電動機電樞電流 Id（電流變換器“2”端）波形和轉(zhuǎn)速 n（速度變換器“2”端）波形；2．突加額定負(fù)載（20%I ed=100%Ied）時電動機電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形；3．突降負(fù)載（100%I ed=20%Ied）時電動機電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。n（r/min）1500 1300 1100 900Ug（V） 333 系統(tǒng)動態(tài)特性觀察用雙蹤慢掃描示波器觀察動態(tài)波形。332 閉環(huán)系統(tǒng)特性測試將 ASR、ACR 均接成 P 調(diào)節(jié)器后接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能基本運行，確認(rèn)整個系統(tǒng)的接線正確無誤后將 ASR、ACR 均恢復(fù)成 PI 調(diào)節(jié)器，構(gòu)成實驗系統(tǒng)。 （可以暫時都為 Ufi=4V，因系統(tǒng)調(diào)整時，各實驗臺會略有調(diào)整，使系統(tǒng)性能最佳。 ）慢慢增加給定電壓 Ug，觀察輸出電壓 Ud到 220V 左右，并同時觀察負(fù)載電流 Id ，適當(dāng)調(diào)整滑線變阻器使 Id=1A，此時用萬用表測量電流反饋電壓。 ）用同樣的方法確定速度調(diào)節(jié)器的限幅：把調(diào)節(jié)器 ASR 接成比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，然后將給定器輸出“1”端接到調(diào)節(jié)器的輸入端，當(dāng)加正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器 RP2，使之輸出電壓為負(fù) 6V；當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器 RP1，使正限幅為零，（實際調(diào)至最小值即可，約＋） 。左右。n?323 閉環(huán)系統(tǒng)性能仿真驗證( 采用 MATLAB)0 1 2 3 4200020040060080010001200140016001800 仿仿仿仿仿仿仿仿33 系統(tǒng)調(diào)試331 單元部件調(diào)試、負(fù)限幅值的調(diào)整將零速封鎖器（DZS）上的鈕子開關(guān)撥向“解除”位置，把 DZS 的“3”端接至 ACR 的“8”端（或 ASR 的“4”端） ，使調(diào)節(jié)器解除封鎖而正常工作。 onKs??⑤．計算調(diào)節(jié)器電阻和電容取 ,則04Rk??,取 510 ；???,取 ；? ???????；取 1 。??on②．選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求 ，選用 PI 型調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)為0%????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，取 h=5，則 ASR 的超前時間常數(shù)為=h =5 =?T??由式 可求得轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益21nNhKT??? ???????于是由式 可得 ASR 的比例系數(shù)為(1)2nnhaR???emβ ????β④．檢驗近似條件由式 K= ???1） 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為，滿足簡化條件。on on6） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)之和 。由電流調(diào)節(jié)器設(shè)計，已取 ，??=2 =2 =??5） 轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù) 。.idS??電流環(huán)開環(huán)增益：要求 時，查表可知，應(yīng)取 ,因此5%i???????于是，ACR 的比例系數(shù)為 ????④．校驗近似條件電流環(huán)截止頻率： ???（1） 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件???ic?滿足近似條件（2） 忽略反電動勢變化對電流環(huán)的動態(tài)影響的條件〈 sTs????ic滿足近似條件（3） 電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 sTs?????滿足近似條件⑤．計算調(diào)節(jié)器電阻電容各電阻和電容值如下,取 ????k，取 ??,取 ???F? 圖 31 含給定濾波與反饋濾波的 PI 型電流調(diào)節(jié)器按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 σi=%≤5%，滿足設(shè)計要求。iT?soi②．選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求 ，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。oiT3） 電流環(huán)小時間常數(shù)之和 。sTsT2） 電流濾波時間常數(shù) 。m/A)315 測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機電時間常數(shù) Tm實驗觀察到的過渡過程曲線 n= f（t ）如下圖所示測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機電時間常數(shù) Tm第一組 第二組 第三組 平均值 Tm(ms) 76 75 76 76316 測定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性 Ud=f(Uct)、測速發(fā)電機特性 UTG=f(n)Ug（V） UTG（V） Ud（V） n1 145 10002 165 11003 175 12004 190 13005 215 1500根據(jù) Ks=ΔUd/ΔUg 計算可得 Ks=晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性 Ud=f(Ug)測速發(fā)電機特性 UTG=f(n)32 調(diào)節(jié)器參數(shù)確定321 計算電流反饋系數(shù) β、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) αα＝6V/1000r=(r/min), β=322 設(shè)計電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)：①．確定時間常數(shù)1） 整流裝置滯后時間常數(shù) 。 圖 2－15 簡化電平匹配網(wǎng)絡(luò)的單電源使用法三、調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)的測定、系統(tǒng)實現(xiàn)與調(diào)試31 系統(tǒng)參數(shù)的測定311 測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電阻值 R、電感值 LI 1(A) U1(V) I2(A) U2(V) 計算值 R(Ω)第一組 98 111 第二組 102 117 第三組 107 123 由上表可知，電樞回路總電阻 R＝由上表可知，Ra=,RL=I(A) Ua(V) UL(V) La Ld L第一組 0. 23 48 54 第二組 第三組 由公式L=La＋L dZa=Ua / I ZL=UL/I )(2fRaa???Ld可求得電樞回路電感 L＝312 測定直流電動機直流發(fā)電機測速發(fā)電機組的飛輪慣量 GD2增量(mv)時間(ms)Ik（A）Ua(V) n Pk MK dn/dt GD2第一組936 1020 201 1500 第二組840 990 183 1300 第三組760 850 154 1100 數(shù)字示波器記錄的 n=f（t）曲線如下圖所示由公式 dtnMGDK3752?K??)(2RIUPKka求得 =?313 測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電磁時間常數(shù) Td實驗觀察到的電流上升曲線 id=f（t）如下圖所示測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電磁時間常數(shù) Td第一組 第二組 第三組 平均值Td(ms) 50 52 53 52314 測定直流電動機電勢常數(shù) Ce 和轉(zhuǎn)矩常數(shù) CmUd2(V) Ud1(V) N2(r) N1(r) Ce(V的移相，從而適應(yīng)不同主變壓器連接的需要。這種使用方法需要加較多輔助元件，圖中電容 C1～C3 為隔直耦合電容，而 C4～C6 為濾波電容，它與 R1～R3 構(gòu)成濾去同步電壓中毛刺的環(huán)節(jié)。假設(shè)系統(tǒng)未發(fā)生過電流、過電壓或其它非正常情況，則引腳 5 禁止端的信號無效，此時脈沖分配電路根據(jù)用戶在引腳 6 設(shè)定的狀態(tài)完成雙脈沖(引腳 6 為高電平)或單脈沖(引腳 6 為低電平)的分配功能，并經(jīng)輸出驅(qū)動電路功率放大后輸出，一旦系統(tǒng)發(fā)生過電流、過電壓或其它非正常情況，則引腳 5 禁止信號有效，脈沖分配和驅(qū)動電路內(nèi)部的邏輯電路動作，封鎖脈沖輸出，確保集成電路的 6 個引腳 117 輸出全為低電平。鋸齒波形成單
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