[毕业设计精品]双闭环直流调速系统动.doc
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1、摘 要直流双闭环调速系统的性能很好,具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点,所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。直流双闭环调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流。本文简单介绍了一下双闭环直流调速系统的结构组成,且在本课设要求下进行了电流调节器和转速调节器的理论计算与设计。在理论计算的前提下进行了系统仿真,且简单分析了该系统在突加负载和电机磁场减半扰动情况下的系统调节过程。关键词:直流双闭环 电流调节器 转速调节器 扰动目 录摘 要I1双闭环系统组成结构介绍12双闭环系统的设计12.1系统初始条件12.2电流调节器的设计22
2、.2.1电流反馈系数的计算及时间常数的确定22.2.2电流调节器结构的选择22.2.3电流调节器参数的计算22.2.4校验近似条件32.2.5电流调节器基本结构32.2.6调节器电阻和电容的计算32.3转速调节器的设计42.3.1转速反馈系数的计算及时间常数的确定42.3.2转速调节器结构的选择42.3.3转速调节器参数的计算42.3.4校验近似条件42.3.5电流调节器基本结构52.3.6调节器电阻和电容的计算52.3.7校核转速超调量62.3.8按ASR退饱和重新计算超调量63系统仿真63.1双闭环直流调速系统动态结构框图63.2系统仿真图的设计63.3系统空载启动过程分析73.4稳定运行
3、后电动机突加1/3额定负载93.5稳定运行后电机磁场突然减半运行情况104小结与体会11参考文献12直流双环系统的设计及仿真分析1 双闭环系统组成结构介绍直流双闭环调速系统中设置了两个调节器,即转速调节器和电流调节器,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。两者之间实行嵌套连接,且都带有输出限幅电路。转速调节器ASR的输出限幅电压决定了电流给定电压的最大值;电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压。由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 把转速调节器的输出当
4、作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE,这就形成了转速、电流双闭环调速系统。如图1-1所示:图1-1 转速、电流双闭环直流调速系统为了获得良好的静、动态性能,转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。这样构成的双闭环直流调速系统。2 双闭环系统的设计2.1 系统初始条件双闭环调速系统,其整流装置采用三相桥式全控整流电路。系统基本数据如下:直流电动机:Unom=220V ,Inom=136A ,nnom=1460r/min ,允许过载倍数,额定转速时的给定电压调节器,饱和输出电压。时间常数:TL=0.03s,Tm=0.18s,晶闸管装置放大倍数:KS=40,电枢回路总
5、电阻:R=0.5。2.2 电流调节器的设计2.2.1 电流反馈系数的计算及时间常数的确定(1)电流反馈系数 (2)确定时间常数1)三相桥式电路的平均失控时间为。2)电流滤波时间常数。三相桥式电路每个滤头的时间是3.3ms,为了基本滤平波头,取。3)电流环小时间常数之和。2.2.2 电流调节器结构的选择根据设计要求:稳态无静差,超调量,可按典型I型系统设计电路调节器。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:检查对电源电压的抗扰性能:,参照典型I型系统动态抗扰性能指标与参数的关系表格,可知各项指标都是可以接受的。2.2.3 电流调节器参数的计算电流调节器超前时间常数:。电
6、流环开环增益:要求,应取,因此于是,ACR的比例系数为 2.2.4 校验近似条件电流环截止频率:(1)晶闸管整流装置作传递函数的近似条件 满足近似条件。(2)忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 满足近似条件。(3)电流环小时间常数近似处理条件 满足近似条件。2.2.5 电流调节器基本结构含给定滤波和反馈滤波的模式PI型电流调节器原理图如图2-1所示。根据运算放大器的电路原理,可以导出 图2-1 PI型电流调节器 2.2.6 调节器电阻和电容的计算由图1-2,按所用运算放大器去,各电阻和电容为 ,取 , 取0.75 ,取 按照上述参数计算,电流环可以达到的动态跟随性能指标为,满足设计要求。2
7、.3 转速调节器的设计2.3.1转速反馈系数的计算及时间常数的确定(1)电压反馈系数 (2)确定时间常数1)电流环等效时间常数。又,故 2)转速滤波时间常数。根据所用测速发电机纹波情况,取。3)电流环小时间常数之和。按小时间常数近似处理,取2.3.2 转速调节器结构选择按照设计要求,选用PI调节器,其传递函数为2.3.3 转速调节器参数计算按跟随和抗扰性能都较好的原则,取,则ASR的超前时间常数为转速开环增益 ASR的比例系数为 2.3.4 校验近似条件转速环截止频率:(1)电流环传递函数简化条件为满足简化条件。(2)转速环小时间常数近似处理条件为满足简化条件。2.3.5转速调节器基本结构含给
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