DOC《36》

36 《运动控制》课程论文 姓名: 曾沙 学号:

14072101241 2010年12月5日

第一章 转速电流双闭环直流调速系统设计 1.

1 设计题目及要求 第9组(33-36) 电动机参数:功率,额定电压,额定电流,额定转速(),电枢电阻,主电路总电阻,,

电感,机电时间常数, 滤波时间常数,过载倍数,电流反馈系数,转速反馈系数.额定转速时给定电压,调节器输出电压,自行决定,也可参考习题2-14中相应的值.系统要求无静差,调速范围D=10,15. 1.2 转速电流双闭环直流调速系统介绍 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈.二者之间实行嵌套联接,如图1-1所示. 图1-1转速、电流双闭环直流调速系统 ASR-转速调节器 ACR-电流调节器 TG-测速发电机 TA-电流互感器 UPE-电力电子变换器 Un*-转速给定电压 Un-转速反馈电压 Ui*-电流给定电压 Ui-电流反馈电压 双闭环调速系统设计

1 电流调节器的参数设计 1.1 电流反馈系数和转速反馈系数 题中已经给出,分别为:,. 1.2 确定时间常数 (整流装置滞后时间常数Ts.按表1-2,三相零式电路的平均失控时间 Ts=0.0033s. (电流滤波时间常数题中已经给出为:. (电流环小时间常数之和.按小时间常数近似处理,取.1.3 选择电流调节器结构 系统的静、动态指标为:稳态无静差,调速范围D=10~15.根据设计要求取电流超调量,空载起动到额定转速时的转速超调量.为保证稳态电流无差,可按典型I型系统设计电流调节器.电流环控制对象是双惯性型的,因此可用PI型电流调节器,其传递函数为: 式中 Ki为电流调节器的比例系数;

为电流调节器的超前时间常数;

为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消,选择=,=.显然电磁时间过大,而机电时间常数又只有那么大,因此,为了得到较好的效果,重新设置参数,将改为0.009;

;

Tm=0.207s 检查对电源电压的抗扰性能: ,参照表2-3的典型I型系统动态抗扰性能,各项指标都是可以接受的. 1.4 计算电流调节器参数 电流调节器超前时间常数: == 电流环开环增益:要求时,按表2-2,应取,因此 ,于是ACR比例系数为: 1.5 校验近似条件 电流环截止频率:;

(晶闸管整流装置传递函数的近似条件: 满足近似条件. (忽略反电动势变化对对电流环动态影响的条件: 满足近似条件. (小时间常数近似条件处理条件为: =128.8, 满足近似条件 1.6 计算调节器电阻电容 含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型电流调节器原理图如图 2-1 所示. 图2-1 按题意所用运算放大器取,根据运算放大器的电路原理,可以导出各电阻和电容值为: ;

;

;

按照上述参数,电流环可以达到的动态参数指标为4.8%,满足简化条件.转速环小时间常数近似处理条件为:,满足近似条件. 2.5 计算调节器电阻电容 电路原理图如图2-2所示: 其中 图2-2 由图可知:, . 2.6 校对转速超调量 h=4时,由表差得超调量为43.6,不满足设计要求.但实际上,由于该表是按线性系统计算的,而突加节约给定时,ASR饱和,不符合线性系统的前提,应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量. 由表2-7查得,当h等于4时,,

,满足设计要求. 2.7 调速系统静态结构图和电路原理图 图2-3 调速系统静态结构图 图2-4 调速系统电路原理图