直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-17 15:29本頁面
【正文】 觸發(fā)電路和整流電路都是非線性的，只能在一定的工作范圍內(nèi)近似看成線性環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)時(shí)，希望整個(gè)調(diào)速范圍的工作點(diǎn)都落在特性的近似線性范圍之中，并有一定的調(diào)節(jié)余量。例如： 設(shè)觸發(fā)電路控制電壓的調(diào)節(jié)范圍為 Uc = 0~10V 相對(duì)應(yīng)的整流電壓的變化范圍是 Ud = 0~220V 可取 Ks = 220/10 = 22 在動(dòng)態(tài)過程中，可把晶閘管觸發(fā)與整流裝置看成是一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)，其滯后效應(yīng)是由晶閘管的失控時(shí)間引起的。 圖26 晶閘管觸發(fā)與整流裝置的失控時(shí)間顯然，失控制時(shí)間是隨機(jī)的，它的大小隨發(fā)生變化的時(shí)刻而改變，最大可能的失控時(shí)間就是兩個(gè)相鄰自然換相點(diǎn)之間的時(shí)間，與交流電源頻率和整流電路形式有關(guān)，由下式確定 (22)式中 — 交流電流頻— 一周內(nèi)整流電壓的脈沖波數(shù)。也有人主張按最嚴(yán)重的情況考慮，取Ts = Tsmax 。表21 各種整流電路的失控時(shí)間(f=50Hz)用單位階躍函數(shù)表示滯后，則晶閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出關(guān)系為 (23)按拉氏變換的位移定理，晶閘管裝置的傳遞函數(shù)為 (24)由于式（24）中包含指數(shù)函數(shù)，它使系統(tǒng)成為非最小相位系統(tǒng)，分析和設(shè)計(jì)都比較麻煩。 (26)圖27 晶閘管觸發(fā)與整流裝置動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 2) 同步變壓器同步變壓器是用來為晶閘管提供同步信號(hào)來作為其控制電壓的。即要使觸發(fā)脈沖與陽極電壓同步，最直接的做法便是引陽極電壓來作為觸發(fā)脈沖。簡言之：同步變壓器的功能是將晶閘管陽極電壓變壓來作為此晶閘管的控制信號(hào)，有此作用的變壓器就叫做同步變壓器。2.（+15V，15V）穩(wěn)壓電源各運(yùn)算放大器的供電電壓為+15V和15V，晶閘管觸發(fā)電壓調(diào)節(jié)范圍為15V~+15V。電流互感器將整個(gè)瞬態(tài)電流，包括直流分量耦合到副邊的檢測電阻上進(jìn)行測量，但同時(shí)也要求電流脈沖每次過零時(shí)磁芯能正常復(fù)位，尤其在平均電流模式控制中，電流互感器檢測更加適用，因?yàn)槠骄娏髂Ｊ娇刂浦斜粰z測的脈沖電流在每個(gè)開關(guān)周期中都回零。在多數(shù)控制電路拓?fù)渲?，電流過零時(shí)占空比接近100％，所以電流過零時(shí)磁復(fù)位時(shí)間在開關(guān)周期中只占很小的比例。如圖29示，采用霍爾件的轉(zhuǎn)速檢測電路，磁轉(zhuǎn)子M旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，使霍爾元件H的磁極(N、S)產(chǎn)生變化，從而檢測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。該電路就是采用運(yùn)算放大器除去共模電壓。輸出為矩形波，電路中的反饋電阻Rf小時(shí)，也能獲得平穩(wěn)的輸出波形。圖29 采用霍爾元件的電流檢測電路 調(diào)節(jié)器的選擇本節(jié)將設(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。圖210 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖上圖與前述的結(jié)構(gòu)圖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)。在這里，首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。這時(shí)，電流環(huán)如下圖所示。，實(shí)際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時(shí)有太大的超調(diào)，以保證電流在動(dòng)態(tài)過程中不超過允許值，而對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的及時(shí)抗擾作用只是次要的因素，為此，電流環(huán)應(yīng)以跟隨性能為主，應(yīng)選用典型I型系統(tǒng)。為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對(duì)消，選擇 (210)則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖224a所示的典型形式，其中 (211)校正后電流環(huán)的結(jié)構(gòu)和特性 圖212 校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán) 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算在一般情況下，希望電流超調(diào)量si 5%，由表22，可選 x =，KI TSi =，則 (212)再利用式（210）和式（211）得到 (213)電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)模擬式電流調(diào)節(jié)器電路圖中 U*i —為電流給定電壓；–bId —為電流負(fù)反饋電壓； Uc —電力電子變換器的控制電壓。圖214a 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其簡化 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)/a，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)，其中 (217)b)等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性的近似處理 為了實(shí)
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