轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)不可逆v-m直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真畢業(yè)論文-閱讀頁(yè)
2025-07-04 04:54本頁(yè)面
【正文】 三階典型系統(tǒng)（典Ⅱ系統(tǒng)） 在具體選擇時(shí)，若以電樞電流超調(diào)小，跟隨性能好為主，則可選典Ⅰ系統(tǒng)；若以具有較好的抗擾性能為主，則應(yīng)選典Ⅱ系統(tǒng)。目前都采用由內(nèi)向外，一環(huán)包圍一環(huán)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)時(shí)，先從內(nèi)環(huán)（電流環(huán)）開始，根據(jù)電流控制要求，確定把電流環(huán)校正為哪種典型系統(tǒng)，按照調(diào)節(jié)對(duì)象選擇調(diào)節(jié)器及其參數(shù)。每個(gè)環(huán)的設(shè)計(jì)都是把該環(huán)校正成典型系統(tǒng)，以便獲得預(yù)期的性能指標(biāo)。 電流環(huán)設(shè)計(jì)方案 電流調(diào)節(jié)器的工作原理電流調(diào)節(jié)器也有兩個(gè)輸入信號(hào)。如果電網(wǎng)電壓發(fā)生突變(如降低)時(shí)，整流器輸出電壓也會(huì)隨之變化(降低)，引起主回路電流變化(減小)，由于快速性好，不經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)機(jī)械環(huán)節(jié)的電流反饋環(huán)的作用，立即使調(diào)節(jié)器的輸出變化(增大)，則α也變化（變小)，最后使整流器輸出電壓又恢復(fù)(增加)致電原來(lái)的數(shù)值，這就抑制了上回路電流的變化。同樣，如果機(jī)械負(fù)載或電樞電流突然發(fā)生很大的變化，由于采用了頻率響應(yīng)較好的快速電流負(fù)反饋，當(dāng)整流器直流側(cè)發(fā)生類似短路的嚴(yán)重故障時(shí)，電流負(fù)反饋也及時(shí)地把電流故障反饋到電流控制回路中去，以便迅速減小輸出電壓，從而保護(hù)晶閘管和直流電動(dòng)機(jī)不致因電流過(guò)大而損壞。 電流環(huán)的控制對(duì)象由電樞回路形成的大慣性環(huán)節(jié)和晶閘管變流裝置，電流檢測(cè)及其反饋濾波等小慣性群組成，可以根據(jù)具體系統(tǒng)的要求，將電流環(huán)校正成典Ⅰ系統(tǒng)或典Ⅱ系統(tǒng)。其具體設(shè)計(jì)步驟為：（1） 對(duì)電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行簡(jiǎn)化；（2） 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)選擇及參數(shù)計(jì)算；（3） 電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)?shù)扔诨蚪咏o定值時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，電動(dòng)機(jī)在給定數(shù)值下以較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)其恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值時(shí)，Unf又等于給定電壓，系統(tǒng)又達(dá)到平衡狀態(tài)。同樣道理，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載下降，或交流電壓提高時(shí)，系統(tǒng)將按與上相反調(diào)節(jié)，最后能維持電動(dòng)機(jī)近似轉(zhuǎn)速不變。電流環(huán)是系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)，被包圍在轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時(shí)，可把已設(shè)計(jì)好的電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)。并以此為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)超調(diào)量進(jìn)行計(jì)算，看是否符合設(shè)計(jì)需要。時(shí)間常數(shù) TL=,Tm=,Toi=,Ton=。觸發(fā)整流環(huán)放大倍數(shù)KS=75。電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=?min/r。 電流環(huán)的設(shè)計(jì)1. 確定時(shí)間常數(shù)（1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)Ts。（2）電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi。（3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。2. 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：,，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電流開環(huán)增益：要求時(shí)，取，因此 （21）于是，ACR的比例系數(shù)為 （22）式中 電流反饋系數(shù)；晶閘管專制放大系數(shù)。（2） 忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件 （24）滿足近似條件。5. 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容，按所用運(yùn)算放大器取R0=40k，各電阻和電容值為 , 取 （26） ，取 （27） ，取 （28）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，滿足設(shè)計(jì)要求。由前述已知，則 （29）（2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)，根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取.（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。轉(zhuǎn)速截止頻率為 （215）（1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為 （216）滿足簡(jiǎn)化條件。5．計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 所示，取，則 ，取 （218） , 取 （219） , 取 （220） 含濾波環(huán)節(jié)的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器當(dāng)h=5時(shí)，不能滿足設(shè)計(jì)要求。計(jì)算超調(diào)量。當(dāng)時(shí)，而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降 （221） 根據(jù)式（624）計(jì)算得 （222）能滿足設(shè)計(jì)要求。首先建立雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，可以參考該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)形式，： 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)框圖。10V。但是通過(guò)仿真得到的轉(zhuǎn)速超調(diào)量很大，不滿足設(shè)計(jì)的估計(jì)值，原因可能是還有一些因素沒(méi)有考慮到，比如電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是理想化的，應(yīng)該有其他的因素影響，這是設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮到的，而且計(jì)算得到的是近似值，通過(guò)的是工程設(shè)計(jì)方法，與實(shí)際還是有誤差的。通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)仿真的轉(zhuǎn)速超調(diào)量大于設(shè)定值，所以在仿真中通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋環(huán)節(jié)來(lái)抑制超調(diào)。 雙閉環(huán)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出仿真圖形 。轉(zhuǎn)速達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，系統(tǒng)無(wú)靜差運(yùn)行，其中在5秒的時(shí)候輸入一個(gè)負(fù)載擾動(dòng)量，速降達(dá)到了。另外從圖中也可以看到，系統(tǒng)是無(wú)靜差運(yùn)行的，符合設(shè)計(jì)的要求。例如: 將可控硅觸發(fā)和整流環(huán)節(jié)近似地看作一階慣性環(huán)節(jié), 設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)不考慮反電勢(shì)變化的影響。 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)時(shí)將電流閉環(huán)從二階振蕩環(huán)節(jié)近似地等效為一階慣性環(huán)節(jié)等。如: 可控硅觸發(fā)和整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)K S 和失控時(shí)間 , 這些都是非線性參數(shù), 但在仿真中被近似看作常數(shù)。 （3）添了微分負(fù)反饋使得快速的達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，超調(diào)量也減少。以上一些原因,在應(yīng)用工程設(shè)計(jì)方法時(shí)應(yīng)該注意的, 以減小理論設(shè)計(jì)與實(shí)際之間的差距。主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 首先，學(xué)習(xí)是沒(méi)有止境的。但是在完成這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我總是被一些小的，細(xì)的問(wèn)題擋住前進(jìn)的步伐，讓我總是為了解決一個(gè)小問(wèn)題而花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。并且我在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有很多東西，我都還不知道。其次，多和同學(xué)討論。討論不僅是一些思想的問(wèn)題，他還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這樣可以使自己的人處理問(wèn)題要快一些。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中最好要不停的改善自己解決問(wèn)題的方法，這樣可以方便自己解決問(wèn)題。對(duì)所學(xué)內(nèi)容有了更深刻的印象，并且進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到工程設(shè)計(jì)時(shí)與實(shí)際相聯(lián)系的重要性，比如在計(jì)算元件參數(shù)時(shí)計(jì)算出來(lái)的值往往與實(shí)際生產(chǎn)參數(shù)不符，這就需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)參數(shù)進(jìn)行取舍。本次課程設(shè)計(jì)為對(duì)我將來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作需要打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。12864LCD數(shù)據(jù)手冊(cè)[DB/OL]. //[12]王兆安，(第四版)[M].北京，—234.[13](第三版)[M]，北京，.[14]羅飛
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