DOC《摘要》

三、 设计要求 (1)分别用工程设计方法和西门子调节器最佳整定法进行设计,决定ASR和ACR结构并选择参数. (2)对上述两种设计方法进行分析比较. (3)设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图

四、 设计方法及步骤: Ⅰ 用工程设计方法设计 (1)系统设计的一般原则:0020 按照 先内环后外环 的设计原则,从内环开始,逐步向外扩展.在这里,首先设计电流调节器,然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节,再设计转速调节器. 双闭环调速系统的实际动态结构框图如图2-22所示,它包括了电流滤波,转速滤波和两个给定信号的滤波环节.由于电流检测信号中经常含有交流分量,为了不使它影响到调节器的输入,需要加低通滤波.这样的滤波环节传递函数可用一阶惯性环节来表示,其滤波时间常数Toi按需要选定,以滤平电流检测信号为准.然而,在一直交流分量的同时,滤波环节也延迟了反馈信号的作用,为了平衡这个延迟作用,在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节,称作给定滤波环节.其意义是,让给定信号和反馈信号经过相同时间的延时,是二者在时间上得到恰当的配合,从而带来设计上的方便. 由于测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波,因此也需要滤波,滤波时间常数用Ton表示.再根据和电流环一样的道理,在转速给定通道上也加入时间常数为Ton的给定滤波环节. (2)电流环设计 电流环动态结构图及简化 在图2-22点画线框内的电流环中,反电动势与电流反馈的作用相互交叉,这将给设计工作带来麻烦.实际上,反电动势与转速成反比,它代表转速对电流环的影响.在一般情况下,系统的电磁时间常数Tl远小于几机电时间常数Tm,因此,转速的变化往往比电流的变化慢的多,对电流环来说,反电动势是一个变化比较缓慢的扰动,在电流的瞬变过程中,可以认为反电动势基本不变,即dE=0.在按动态性能设计电流环时,可以暂不考虑反电动势变化的影响,也就是说,可以暂且把电动势的作用去掉,得到电流环的近似结构框图,如图2-23所示.可证明,忽略反电动势对电流环作用的近似条件是:式中wci---电流环开环频率特性的截止频率. 如果吧给定滤波和反馈两个环节都等效的移到环内,同时把给定信号改成Ui*(s)/,则电流环就等效成电流负反馈系统,从这里可以看出两个滤波环节时间常数取值相同的方便之处了. 最后由于Ts和Toi一般都比Tl小的多,可应当作小惯性群而近似的看作一个惯性环节,其时间常数为: 进而再一步简化电流环动态结构图. 确定时间常数 根据已知数据得 T==s = 0.162s 三相桥式晶闸管整流电路的平均时间,取电流反馈滤波时间常数,可得电流环的小时间常数为 += 0.0017 s+0.002 s = 0.0037 s 选择电流调节器结构 虽然 == 18.9 >

10 ,但从动态要求上看,实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调,以保证电流在动态过程中不超过允许值,对电流超调量有较严格要求,而抗扰指标却没有具体要求,所以对电网电压的波动的及时抗扰作用只是次要因素.为此,电流环应以跟随性能为主,因此电流环仍按典型I型系统设计.电流调节器选用PI调节器,其传递函数为: 选择电流调节器参数 积分时间常数 = = 0.07 s 为满足δ%5%要求,取电流环开环增益为 == = 135.14 电流调节器比例系数为 = =135.14 取调节器的输入电阻=20k,则电流调节器的各参数为 ==3.2720k=60.54 k,取62 k = ==1.13,取1 ===0.4,取0.47 根据上述参数可以达到的动态指标为 δ%=4.3%5% 故能满足设计要求. 校验近似条件 电流环截至频率= =135.14,晶闸管装置传递函数近似条件为 , 现=196.1>